[摘 要]母管制給水系統(tǒng)的突出優(yōu)勢是在水利供應(yīng)的時候能夠保證統(tǒng)一性，實現(xiàn)資源的集中利用，針對熱力發(fā)電廠母管制給水系統(tǒng)的現(xiàn)狀進行系統(tǒng)優(yōu)化運行的分析，其目的就是要提高熱電廠母管制給水系統(tǒng)的作用效果。

[關(guān)鍵詞]母管制；給水系統(tǒng)；除氧器；優(yōu)化

中圖分類號：TV675 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）21-0156-02

1 引言

提高能源利用率和降低環(huán)境污染已經(jīng)成為全球重視的課題。熱電聯(lián)產(chǎn)符合按質(zhì)用能的原則，是一種高能源利用率的節(jié)能減排手段。供熱機組的給水系統(tǒng)耗電在熱電廠廠用電中占有很大的比重；母管制給水系統(tǒng)不僅可以減少備用給水泵的數(shù)量，而且使給水系統(tǒng)的運行方式更為靈活，還可以降低給水系統(tǒng)耗能；因此，母管制給水系統(tǒng)在我國供熱機組中被廣泛應(yīng)用，但給水管網(wǎng)運行的優(yōu)化問題一直未得到很好解決。

2 現(xiàn)有母管制給水系統(tǒng)運行的優(yōu)化方法及其存在的問題

母管制給水系統(tǒng)優(yōu)化運行的最終目的是：保證給水負荷的前提下保證機組最小的能耗。母管制給水系統(tǒng)作為熱電廠一種常見的運行方式，如何選擇較為合理的給水泵開啟、轉(zhuǎn)速組合方式是電廠運行管理中經(jīng)常遇到的問題。母管制機組中，給泵的組合方式直接影響到系統(tǒng)內(nèi)管道壓力分布，從而影響分配到每臺高加的水流量，而高加得到的給水流量直接影響汽輪機的抽汽及汽輪機的效率。因此要綜合考慮給水系統(tǒng)對泵的功耗和汽輪機組效率的影響。

現(xiàn)有的母管制給水系統(tǒng)的優(yōu)化方案有：

對于單元制運行的系統(tǒng)，給水管網(wǎng)系統(tǒng)較為簡單，給水系統(tǒng)的優(yōu)化主要集中在給水泵效率的分析上。國內(nèi)在這方面有一定的研究，北京電力科學(xué)研究所和北京第一熱電廠合作，于1987年開始研制監(jiān)測調(diào)度系統(tǒng)，目的是通過此系統(tǒng)對各臺運行泵的參數(shù)進行實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)處理，算出運行經(jīng)濟指標和經(jīng)濟調(diào)度優(yōu)化方案，同時為合理的經(jīng)濟運行提供科學(xué)的定量數(shù)據(jù)，以達到節(jié)能之目的，為母管制給水泵組的節(jié)能探索了途徑。系統(tǒng)以常規(guī)測試方法為基礎(chǔ)，測試各給水管段流量計算總供水量，同時用溫差法測定泵的效率，直觀地反映泵的運行經(jīng)濟狀況。

綜合國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，已有研究成果主要存在以下問題：由于實際的母管制給水管網(wǎng)系統(tǒng)很復(fù)雜，以純數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)的給水管網(wǎng)系統(tǒng)往往會忽略很多因素，尤其沒有考慮到對汽輪機組效率的影響。這樣會導(dǎo)致數(shù)學(xué)模型與實際情況相差很大，得出的最終優(yōu)化結(jié)果實際上并不是最優(yōu)結(jié)果；通過監(jiān)測系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)對各臺運行泵的參數(shù)進行實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)處理以達到優(yōu)化目的的方法，由于監(jiān)測的數(shù)據(jù)有限，僅從泵的效率著手，沒考慮到管道的阻力特性等因素的影響，所以不能實現(xiàn)全局優(yōu)化。

3 除氧器的作用

除氧器的主要功能是除去水中的氧氣和二氧化碳等非冷凝氣體，其次是將凝結(jié)水加熱至除氧器運行壓力下的飽和溫度。除氧器由殼體、起膜器組裝置、填料組裝置（不銹鋼填料層）等組成。給水（凝結(jié)水、除鹽水）在集水室內(nèi)混合，流入由隔板和旋膜管組成的噴水裝置，經(jīng)旋膜管呈傘狀噴淋而下。加熱蒸汽將給水加熱到接近除氧器工作壓力下的飽和溫度，進行除氧（大約除去給水含氧量的90%左右）。噴淋下的凝結(jié)水和補給水，在裝半圓管組成的淋水條組上匯集和進行二次分配，淋落到填料層上。給水在填料層內(nèi)，沿填料層表面呈膜狀向下流與向上流的加熱蒸汽充分接觸，給水被加熱到飽和溫度并進行深度除氧，達到給水含氧量要求。已除去的氧及其他氣體與未凝結(jié)蒸汽由頂部的排汽裝置進行汽水分離后，通過排汽管排出。除氧水匯集流入除氧水箱內(nèi)。在除氧水箱內(nèi)部設(shè)有再沸騰接管，用于除氧設(shè)備啟動時加熱。 與除氧器有關(guān)的管道按母管制方式進行連接，除氧器可按母管制方式運行。除氧器的加熱蒸汽來自鍋爐減溫減壓后加熱蒸汽和閃蒸蒸汽。保證除氧器在啟動時加熱所需。除氧器采用定壓運行方式，運行壓力為0.02MPa，利用除氧器上部的壓力信號PICA控制加熱蒸汽調(diào)節(jié)閥PV的開度來控制其運行壓力，出水溫度達到其相應(yīng)壓力下的飽和溫度。流入除氧器的水源，除主除鹽水通過LICA液位信號控制LV調(diào)節(jié)閥外，還有來自丙烯透平系統(tǒng)凝結(jié)水，根據(jù)在線分析儀AISA控制，正常進除氧器AV-A開啟，去凝結(jié)水站AV-B關(guān)閉，通過LV不斷調(diào)節(jié)其開度自動維持除氧水箱處于正常水位。設(shè)備出水管上，裝有取樣接管，用于出水溶解氧的監(jiān)測。

4 母管制給水系統(tǒng)優(yōu)化研究

母管制除氧給水泵組運行優(yōu)化，母管制除氧給水泵組運行難點為除氧器：除氧器水位、溶解氧及壓力運行中需要協(xié)調(diào)調(diào)整，各臺除氧器之間互相影響產(chǎn)生搶水、壓游現(xiàn)象；給水泵：搶水、憋壓。神華寧煤烯烴一分公司現(xiàn)役6臺低壓除氧器、6臺高壓除氧器、6臺中繼水泵及6臺高壓給水泵。除鹽水原水經(jīng)低壓除氧器一次除氧器后由中繼水泵輸送入高壓除氧器進行二次除氧，經(jīng)除氧加熱后最終由高壓給水泵送入鍋爐。除氧器和給水泵均為母管制運行，現(xiàn)我廠除氧器運行中存在各臺除氧器搶水而水位自動無法投入，調(diào)整水位均靠人工調(diào)整。除氧器運行壓力和溫度均無法維持在較為穩(wěn)定的范圍內(nèi)，波動范圍較大。除氧器除氧效果不能滿足國家頒布標準≤7μg/L。給水泵并列運行時因各臺泵組設(shè)備性能不同而造成個別給水泵憋壓而出力不足。一般采用母管制給水系統(tǒng)，多臺機組并聯(lián)運行，多臺高加并聯(lián)運行，多臺給水泵并聯(lián)運行，這樣的母管制系統(tǒng)，存在很多可以優(yōu)化及改造的點。

4.1 各臺給水泵性能試驗

制造廠提供的性能曲線與給水泵的實際性能曲線往往有較大差距，同型號給水泵的性能也有一定差別。因此，為了高效率地使用水泵，就有必要對泵的實際性能進行測試。性能試驗后根據(jù)實際給水管路特性及給水參數(shù)要求，進行給水泵本體的優(yōu)化改造。

4.2 電動泵改為汽動泵或者變頻改造

首先考慮汽輪機供熱給除氧器的蒸汽參數(shù)有沒有可回收的焓損，有的話，可以利用小的背壓機來代替或者部分代替給水泵電動機工作，實現(xiàn)給水泵變速節(jié)能同時回收蒸汽焓損； 接下來再考慮給水泵電動機的變頻改造，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速可調(diào)，使母管壓力可以達到最優(yōu)值，降低給水單耗，降低供電煤耗，同時使給水系統(tǒng)實現(xiàn)優(yōu)化自動控制成為可能。

4.3 選用低壓降比的給水調(diào)節(jié)閥

調(diào)節(jié)閥的壓降比是指調(diào)節(jié)閥全開時的壓降與此時系統(tǒng)總壓降之比。低壓降比調(diào)節(jié)閥的值一般在0.1左右，既能大大降低調(diào)節(jié)閥的節(jié)流壓差，又能滿足系統(tǒng)調(diào)節(jié)要求。

4.4 合理調(diào)整鍋爐負荷

加強鍋爐負荷的協(xié)調(diào)控制，盡量采用一臺鍋爐調(diào)整，其余鍋爐穩(wěn)定負荷的辦法，減少或避免給水在冷、熱高壓母管中長距離橫向流動，減少流動損失，降低給水泵電耗。

4.5 考慮給水系統(tǒng)自然分配流量偏差的影響

在給水系統(tǒng)采用母管制的電廠中，由于各臺機組的高壓加熱器數(shù)量不等，給水管道結(jié)構(gòu)各異，造成給水系統(tǒng)的阻力特性各不相同，致使通過各機加熱器的給水流量與設(shè)計值不符。這種按阻力特性分配的方式，稱為自然分配。給水流量呈自然分配將偏離設(shè)計值，引起回?zé)岢槠孔兓?，?dǎo)致各機的熱力循環(huán)發(fā)生變化。

所以，要在等效焓降的理論基礎(chǔ)上，依據(jù)跨機組熱質(zhì)交換理論及最優(yōu)化理論，綜合分析給水分配對真空的影響、給水分配變化引起回?zé)峒訜崞骷訜岵蛔愕挠绊?、給水分配對回?zé)嵫h(huán)變工況的影響以及給水強度對鍋爐效率的影響等因素，提出了給水分配的熱經(jīng)濟性參數(shù)。據(jù)此參數(shù)，合理地調(diào)整優(yōu)化流過各臺機組的給水量，從而達到提高全廠運行經(jīng)濟性的目的。

4.6 給水系統(tǒng)優(yōu)化自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用

從熱經(jīng)濟指標出發(fā)，或者保持發(fā)電煤耗不變，以供電煤耗為目標函數(shù)，或者保持汽輪機耗氣量不變，以機組發(fā)電量和給水系統(tǒng)耗電量差額為目標函數(shù)。約束條件則考慮投入運行的給水泵臺數(shù)、容量對給水量的限制及給水泵系統(tǒng)水力特性對給水量的限制而定。由此來建立數(shù)學(xué)優(yōu)化模型，采用動態(tài)規(guī)劃的方法進行求最優(yōu)點，實現(xiàn)給水系統(tǒng)的優(yōu)化自動控制，降低單耗，節(jié)能減排。

5 結(jié)語

給水系統(tǒng)是發(fā)電廠熱力系統(tǒng)的重要組成部分，它的作用是將除氧器水箱中的水經(jīng)過給水泵 組升壓、機組高壓加熱器升溫后提供給鍋爐。由于給水系統(tǒng)在任何工況下都要保證不間斷向 鍋爐供水，其運行方式的安全性、經(jīng)濟性對發(fā)電廠的生產(chǎn)與節(jié)能降耗具有重要意義。

作者簡介：烏新宇，1987年生，內(nèi)蒙古人，助理工程師，現(xiàn)供職于神華寧夏煤業(yè)集團烯烴一分公司，研究方向為火電系統(tǒng)運行管理