1、对火电厂汽轮机辅机运行方式分析摘要 电厂汽轮机组的辅机运行状况作为影响电厂节能降耗的重要指标，是降低电厂用电率的重点环节。基于讨论电厂汽轮机组辅机运行概况，包括高压加热器、给水泵、凝汽器等主要设备的论述，分析了导致这些设备问题的原因及改进措施，然后对于辅机的运行方式的优化提出了几点行之有效的措施。 关键词 汽轮机组；辅机；运行方式；优化 中图分类号： TK26 文献标识码： A 1 辅机的经济运行概述 汽轮机组安全与经济性能的改善, 贯穿于其设计、制造、安装、运行的各个环节,每一个环节都存在着巨大的节能潜力。汽轮机组运行时的经济性, 在很大程度上取决于实际运行工况偏离额定工况的程度。正常运行时
2、,各个参数在允许的变化范围内, 只对汽机运行的经济性发生一定的影响, 但是当突然变化幅度超过运行规定的允许范围时, 则对机组运行安全构成威胁, 因此必须对汽轮机各个参数进行监视与调节, 以保证机组的安全和经济性。汽轮机组的运行经济性,不仅与主设备包括锅炉和汽轮机有关, 而且还与辅助设备的性能和运行状况有关。辅助设备的经济运行是汽轮机组经济运行工作中十分重要的一个环节,也是一个不可缺少的环节。本文分别对给水泵、空冷风机、热加热器等辅助设备进行分析和研究, 以获得机组的最优运行方式。 2 空冷风机运行中噪声问题 空冷风机的噪声问题是空冷风机运行中不可避免的，但只要采取有效措施，将噪声降低到合理范围
3、还是可能的，也是值得探讨的问题。空冷风机的主要噪声原因有：气动噪声、传动系统噪声、电动机噪声、结构振动噪声。实践表明，空冷器风机噪声基本上属低中频段，因此，即使把空冷器装在高平台或空旷场所，其噪声在大气中的衰减亦不会很大。加之空冷器尺寸大，其大截面的空气进出口又与大气相通，用一般阻性消声很难，故只有在声源，即风机上采取控制措施才会收到好的效果。增大风机的直径有利于降低噪声,但当转速不变时,直径的增大会使叶尖速度增加,噪声也随之增大,且增加了成本和空间尺寸。可见,既要满足流量、压力的使用要求,又要达到降噪效果,必须确定直径和转速的最佳匹配。 风机实度是指风机全部叶片的平面面积占叶轮扫掠盘面积的比
4、率。在风机直径和工作转速一定的情况下,当叶片宽度与叶片数的乘积相等,即风机实度保持不变时,采用叶片数少的宽叶片要比叶片数多的窄叶片,将更有利于降低风机的气动噪声。 2.2 采用自动调节风机 自调风机的风量可根据管束热负荷及环境气温的变化而自动调节，故气温较低而又要求安静的夜间可使其噪声强度尽可能降低。目前常用的自动调角风机就能使叶片角在尽可能小的状态下工作，而自动调速风机则可在尽量低的转数(叶尖速度)下工作，它们对降低声功率都甚为有利。 2.3 提高风机的制造水平 制造叶片时必须严格控制其翼型型线的质量，如前缘型线的准确度和光滑度等。前缘错位等缺陷是不允许的。后缘应尽量减薄，翼型表面应光滑，叶
5、轮与风圈间的叶尖间隙应尽量小而匀。合理的间隙值为叶轮直径的 0.5%。风机风圈上应装配有双曲面型进风圈，以减少入口空气阻力和叶片的来流紊流度。 2.4 其它减振消声措施 机械振动均伴生有噪声，尤其在谐振时其噪声强度将会剧增，故此应对叶轮作静平衡校验，直调至允许值。安装时应使叶片角允差符合规定。空冷器钢构架应有足够的刚度，以避免过大的谐振。如用钢筋混凝土结构则更好。薄板构件必须加强，且应与构架连接紧固。除此之外，还可在风圈内表面贴附一层多孔性吸声材料，如各种非金属纤维材料或蜂窝状金属制品。齿轮减速箱外可考虑隔声措施。风机进风口可装金属丝网，以起一定的整流作用。 3 给水泵的能量损失及优化分析 3
6、.1 电动给水泵的调节 电动给水泵按运行方式的不同可分为定速给水泵和变速给水泵。定速泵运行时,其运行点的改变主要依靠锅炉给水调节门的开度,也就是改变管路阻力特性,因此低负荷时阀门节流损失较大,能损较多。变速给水泵运行时,其运行特点的改变是靠变动转速、平移泵的扬程-流量特性曲线来实现的,它不需要改变管道阻力特性, 也就是可以不用给水调节阀改变给水流量。这是节省能源的有效方法,尤其是在低负荷下,其节能效果更为显著。 3.2 给水泵组的优化分析 国内部分直接空冷的电厂采用 3X50%电动调速给水泵组，其突出的优点在于初投资低、占用场地少、事故恢复电力快等。 与电动给水泵的电动机相比, 给水泵的汽轮机
7、改进了电厂的热耗, 增加了主汽轮机的净发电量, 这是目前电厂使用这一技术的最重要的原因。300MW 级机组汽泵组的台数选择有两种方案：一种是采用 2X50%，即由两台半容量的主给水泵并列运行，另设一台半容量或更小的启动备用电动泵组。这种配制方式的优点是运行灵活，不因泵组故障或检修影响主机运行； 另一种是采用 1X100%的主给水泵，另设一台小容量的启动备用电动泵。这种方式的优点是设备初投资少，运行维护方便，但要求其可靠性做到与大机相同。随着泵组可靠性的提高, 1X100%的方案将会应用到一些纯凝及电网备用负荷较多的地区。 可见，给水泵组的配置方式各有其特点，可通过对 300MW 级机组进行全面
8、的比较论证，对各种配置方案的具体优缺点得出结论。 根据火力发电厂设计技术规程 （DL5000-2000）中有关条文，300MW 机组的运行给水泵配置有以下三种方案：方案一：250最大给水容量汽动给水泵+125%35%调速电动给水泵；方案二：350最大给水容量电动调速给水泵；方案三：1100最大给水容量汽动给水泵+150调速电动给水泵。 单台 100%汽泵的方案, 300MW 机组的电厂，如偃师电厂、沙岭子电厂、江西、莱芜、瑞金电厂等是 100%汽泵方案, 经调研发现运行可靠性相差甚大, 偃师电厂事故率大, 引起停机次数多, 而沙岭子电厂运行可靠性较高, 年发生给水泵故障及引起停机很少。考虑到本
9、工程的实际情况，由于是供热机组，必须保证热负荷的可靠性，鉴于单台 100%汽泵一旦事故，机组就不能保证热负荷的出力。另外方案三 1100最大给水容量汽动给水泵+150调速电动给水泵的前期投资略大于方案一。因此，仅对方案一、二进行比较。方案三不在比较之列。 4 回热加热器的经济运行 回热加热器是热力系统的重要设备之一,它对火电机组热经济性的影响较大,主要表现在加热器的端差、散热损失、高、低压加热器的正常投运、高、低压加热器的水位控制等。给水回热加热系统提高了锅炉给水温度, 使工质在锅炉中的吸热量减少,从而节省了大量燃料,提高了电厂的热经济性。 4.1 加热器非正常运行状态下的经济损失 机组正常运
10、行时, 回热加热系统的各级加热器在机组运行期间应全部投入, 但是当加热器故障、损坏或检修时,有可能出现切除一个或多个加热器的情况。另外一个热力系统中存在的问题是加热器的进水走旁路,当高压加热器高加水侧三通阀由于阀门关闭不严,会出现不同程度的泄漏。例如某电厂通过热力试验实测计算该泄漏率达到 7%,因此导致高加的水侧水量减少。机组故障工况时加热器疏水直接排入凝汽器, 这些加热器的不正常运行状态, 都将引起机组热经济性的降低。首先表现为加热器切除。当高压加热器切除后,由于给水直接来自给水泵,温度远远低于正常的给水温度,循环的平均吸热温度大幅度降低,循环效率降低。而机组低压加热切除时,同样会使经济性下
11、降,但其影响力小于高压加热器。其次,当加热器旁路泄漏时,旁路泄漏份额越大,热经济性降低越多。第三,对于低压加热器疏水的切换来说, 当加热器的疏水采用疏水泵方式时，当疏水泵发生故障时, 其疏水将自流到凝汽器。另外当疏水器或疏水调节阀故障时,疏水将直接排入凝汽器。这些疏水的切换将引起机组热经济性的降低。 4.2 加热器端差对经济性的影响 汽轮机各级抽汽由于压力不同存在着能级的高低差别,压力越高,则该级抽汽返回汽轮机时作功越多,作功能力越强,能级也就越高。对于汽轮机的回热系统应尽可能利用压力较低的抽汽,而少用压力较高的抽汽,以使抽汽在汽轮机内多作功。回热加热系统对机组经济性影响极大, 主要表现在加热器的上端差、下端差和抽汽压损的变化上。 加热器的上端差和下端差是评定加热器运行状况的重要指标。若加热器上端差增大,则出水温度降低,本级抽汽量减少,高一级加热器抽汽量增加; 若加热器疏水冷却段换热效果降低，疏水温度升高,下端差增大,则本级抽汽量增加,低一级加热器抽汽量减少。因此,寻找加热器端差的合理运行范围, 尽可能地使加热器上端差和下端差达到设计值或接近设计值, 将有利于回热加热器的安全与经济运行。 参考文献 1郑建涛.电厂汽轮机辅机的节能降耗措施研究J.电站辅机,2005,2. 2居文平,朱立彤,于新颖.汽轮机辅机运行优化和节能的技术途径J.电力设备,2007,2.
