范世安

（茂名臻能熱電有限公司，廣東 茂名 525000）

一、前言

目前，我國對于凝汽式汽輪機冷端系統(tǒng)的運行優(yōu)化，通常是在給定的冷卻水進水溫度以及汽輪機負荷的條件下，調(diào)節(jié)冷卻水量，使循環(huán)水泵功耗增量和汽輪機功率增量之間的差值最大化來實現(xiàn)的，該種研究方法具有一定的片面性，僅僅考慮了循環(huán)水泵功耗和汽輪機功率的變化，并沒有考慮水資源的消耗以及對大氣、河流等造成的熱污染問題，這種運行優(yōu)化方式違背了當(dāng)今社會節(jié)約、環(huán)保的發(fā)展理念。因此，在“競價上網(wǎng)”、“廠網(wǎng)分開”的電力行業(yè)運行機制下，如何提高凝汽式汽輪機冷端系統(tǒng)的經(jīng)濟型和低污染性，對電廠來說具有非常重要的現(xiàn)實意義。

二、凝汽式汽輪機冷端系統(tǒng)的運行優(yōu)化

1 實例概況

文章以某電廠為例，該電廠600MW機組凝汽式汽輪機冷端系統(tǒng)，凝汽器型號為N-36800-1型，汽輪機型號為N600-24.2/566/566型，2臺80LKXA-31型定速閉式循環(huán)水泵，冷卻水的供水方式為開式供水。通過對該凝汽式汽輪機冷端系統(tǒng)進行運行優(yōu)化，取得了良好的實踐效果，確定了凝汽式蒸汽機的最佳冷卻水流量和最佳真空，冷卻水量改變了汽輪機的凈收益，同時還降低了熱污染費用，保證冷端運行得到了真正意義上的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益最大化，為實現(xiàn)凝汽式汽輪機冷端系統(tǒng)的低耗水量、低污染運行奠定了堅實的基礎(chǔ)。

2 凝汽式汽輪機冷端系統(tǒng)的運行優(yōu)化分析

2.1 確定最佳循環(huán)水流量

循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的作用是為凝汽式汽輪機供給循環(huán)冷卻水，并且在凝汽器吸收熱量的過程中，能夠?qū)⑵啓C低壓缸排出的汽凝結(jié)成水重新進入到加熱器中，然后再進入到鍋爐中實現(xiàn)蒸汽水循環(huán)利用。凝汽式汽輪機正常運行狀況下，當(dāng)負荷確定時，汽輪機的排汽量也就確定了。但是，當(dāng)?shù)貧鉁?、自然條件等會影響循環(huán)水入口的溫度，因此凝汽式汽輪機冷端系統(tǒng)循環(huán)水流量的確定應(yīng)該根據(jù)不同地區(qū)以及當(dāng)?shù)氐臏囟冗M行確定。當(dāng)確定了上述兩個條件之后，最佳循環(huán)水流量的計算方法表示為：改變凝汽式汽輪機的排汽量，循環(huán)水的溫度也隨著發(fā)生變化，記錄循環(huán)水流量、溫度差以及吸收的熱量，然后根據(jù)公式計算出凝汽式汽輪機的飽和溫度以及凝汽器壓力。循環(huán)水流量能夠?qū)δ狡啓C真空造成影響，增加循環(huán)水泵的流量會導(dǎo)致功率增大，機組處力也隨著增加，當(dāng)水流量增大至某個臨界值時，機組出力功率與循環(huán)水泵的功耗相同，在此之前兩者的差值會出現(xiàn)一個最大值，循環(huán)水泵葉片的角度是可調(diào)節(jié)的，通過調(diào)節(jié)葉片的角度能夠?qū)M水量進行調(diào)節(jié)。循環(huán)水流量不僅會對凝汽式汽輪機冷端系統(tǒng)的輸出功率以及能源消耗造成影響，同時在運行的過程中還會消耗生產(chǎn)的點亮，因此通過確定最佳循環(huán)水流量，對于提高整個電廠的發(fā)電效率、能源損耗等具有非常重要的現(xiàn)實意義。此外，當(dāng)確定最佳循環(huán)水流量之后，如何進行該循環(huán)水流量的供應(yīng)是當(dāng)務(wù)之急，主要是因為目前凝汽式汽輪機的循環(huán)水泵通常采用定速運行的方式，并不能夠精確的實現(xiàn)最優(yōu)化的運行，為了解決這種問題，應(yīng)該采用多臺循環(huán)水泵組合的方式，保證循環(huán)水流量盡可能的接近最佳循環(huán)水流量，這樣能夠有效的提高整個機組的運行效率和經(jīng)濟性。

2.2 確定凝汽器最佳真空

凝汽器是凝汽式汽輪機冷端系統(tǒng)的重要組成部分，凝汽器的真空主要指的是直接將機組工作和放熱設(shè)施聯(lián)系起來，由于凝汽器中壓力的大小對汽輪機組的做功和汽輪機組的可調(diào)節(jié)性、安全性等具有直接的關(guān)系，因此需要確定凝汽器的最佳真空。通過增加凝汽器的真空能夠增大機組的功率，通過一系列的試驗和計算，凝汽器的真空并不是越高越高，而是應(yīng)該確定某個最佳值，想要提高凝汽器的真空應(yīng)該從以下幾個方面入手：首先，循環(huán)水與水蒸汽在凝汽器中相遇，進行蒸汽，循環(huán)水流量的大小會對凝汽器真空造成一定的影響，增加循環(huán)水泵的流量會導(dǎo)致功率增加，但是增加流量時會導(dǎo)致機組出力隨著增大，并且流量增加時，機組出力更多，當(dāng)循環(huán)水流量達到某一臨界值時，機組出力功率和循環(huán)水泵的功耗相同，在此之前會出現(xiàn)一個最大的差值，通過調(diào)節(jié)循環(huán)水泵葉片的角度能夠改變進水量；當(dāng)機組功率輸出和循環(huán)誰笨消耗功率差值最大時，整體輸出也最大，也就是說當(dāng)改變循環(huán)水量，循環(huán)水泵功率的增加值和機組電功率增加值之間的差值最大時，對應(yīng)的真空即為最佳真空。此外，為了保證凝汽器的最佳真空，還應(yīng)該進行備用真空泵啟停優(yōu)化，當(dāng)凝汽器在運行的過程中，真空出現(xiàn)下降的問題，如何啟動備用真空泵進行真空補充，應(yīng)該根據(jù)備用泵的凈收益進行，即當(dāng)啟動備用真空泵后，提高真空消耗的電功率不能超過真空泵消耗的功率，只有這樣啟動備用泵才是經(jīng)濟、合理的，否則不能啟動備用真空泵。對于真空升高后是否停止備用真空泵的判斷方法與上述方法類似，當(dāng)真空泵消耗的功率超過真空降低而減少的功率時，停止備用真空泵。

2.3 水資源使用費和冷卻水熱污染費用的確定，以及考慮兩種費用之后的凝汽式汽輪機凈收益。水資源使用費以及冷卻水熱污染的環(huán)保收費與冷卻水量具有直接的關(guān)系，應(yīng)該根據(jù)當(dāng)?shù)卣块T以及規(guī)定進行計算。考慮了兩種費用之后的凝汽式汽輪機的凈收益ΔWnet表示為：ΔWnet=ΔCt-ΔCp-ΔCw。 其 中，ΔCw表示水資源使用費以及冷卻水污染的環(huán)保費用；ΔCp表示拖動循環(huán)水泵的電動機損耗增加的費用；ΔCt表示凝汽式汽輪機功率增加的收益。

結(jié)語

總而言之，凝汽式汽輪機冷端系統(tǒng)是電廠的重要組成部分，其運行的安全性、經(jīng)濟性對電廠的正常運行和可持續(xù)發(fā)展具有至關(guān)重要的作用。因此，凝汽式汽輪機冷端系統(tǒng)的運行，除了確定凝汽器的最佳冷卻水流量和最佳真空等傳統(tǒng)的因素，還應(yīng)該考慮冷卻水資源使用費用以及冷卻水的熱污染費用，這樣能夠保證凝汽式汽輪機冷端運行實現(xiàn)真正意義上的經(jīng)濟效益和社會效益最大化。

[1]馬立恒，王運民.火電廠凝汽式汽輪機冷端系統(tǒng)運行優(yōu)化研究[J].汽輪機技術(shù)，2010，52（02）：137-138.

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