火力发电厂汽机辅机运行优化研究

火力发电厂汽机辅机运行优化研究

裴西恒

大唐绥化热电有限公司，黑龙江省绥化市，152000

摘要：汽机辅机作为火力发电厂的核心组成部分，其运行状态直接关系到整个电厂的能源转换效率和经济效益，对火力发电厂汽机辅机进行运行优化研究，不仅有助于提升电厂的能源利用效率，降低生产成本，还有助于减少环境污染，实现可持续发展。本文将对火力发电厂汽机辅机的运行优化策略进行研究，并提供相关举措以供借鉴。

关键词：火力发电厂；汽机辅机；运行优化

引言

火力发电厂的基本生产过程是燃料燃烧加热水生成蒸汽，蒸汽通过汽轮机将热能转换为机械能，进而驱动发电机产生电能，汽机辅机作为这一过程中的重要组成部分，确保了热能到机械能的高效转换，为电力生产提供了必要的动力。火力发电厂汽机辅机主要包括给水泵、凝结水泵、循环水泵、抽气设备、加热器等，这些设备在火力发电过程中发挥着关键作用，负责将水循环使用、加热、冷凝和抽取真空等任务。汽机辅机的运行状态直接影响到汽轮机的运行效率和安全性，进而影响到整个火力发电厂的发电效率和经济性。因此，对火力发电厂汽机辅机进行运行优化研究，具有重要的现实意义和经济价值。

1火力发电厂汽机辅机基本情况概述

1.1凝汽设备

凝汽设备由凝汽器、循环和凝结水泵以及抽气装置等组成。凝汽设备通过在汽机的排气口建立并维持一个高度真空的环境，有效降低了汽机排气口的压力，从而提高了汽轮机的循环热效率，这种真空环境使得蒸汽在低压下更容易凝结，释放出更多的热能，进而提高整个热力循环的效率。汽机排出的蒸汽凝结成水，会随后被送往锅炉进行再次加热，形成热力循环，通过这种方式，凝汽设备实现了工质的循环利用，减少了水资源的消耗，同时也提高了整个发电过程的效率。此外，在真空环境下，水中的氧气和其他不凝性气体能够被有效去除，从而防止了这些气体对热力设备和管道的腐蚀和氧化。这有助于延长设备的使用寿命，提高电厂的运行可靠性。

1.2抽气设备

抽气设备根据工作原理的不同，可以分为射流式抽气器和容积式真空泵两种。其中，射流式抽气器又分为射汽式和射水式两种。首先，在汽轮机组启动阶段，加热器、凝汽器等设备内部会积聚一定量的空气，这些空气的存在不仅会降低设备的热交换效率，还可能对设备造成腐蚀和损坏。因此，需要通过抽气设备将这些空气抽出，确保设备内部充满蒸汽，从而提高设备的运行效率和安全性。其次，在汽轮机组正常运行过程中，凝汽器内部会不断产生少量空气和不凝结气体，这些气体的存在会破坏凝汽器的真空环境，导致汽轮机的排汽压力升高，从而降低汽轮机的热效率。为了避免这种情况的发生，需要利用抽气设备不断抽出凝汽器内的空气和不凝结气体，以维持凝汽器的真空值。

1.3冷却设备

冷却设备主要包括冷却水池、喷水池和冷却塔等，这些设备通过循环供水系统或直流供水系统，将冷却水送入冷却塔进行降温处理，以降低汽轮机的运行温度，保证机组的稳定性。在火力发电厂中，锅炉排出的废水温度极高，如果不进行降温处理，将直接影响汽轮机的运行温度，高温环境会导致汽轮机内部金属材料变形、膨胀甚至损坏，严重影响机组的稳定性和安全性。因此，冷却设备对于保障机组稳定运行至关重要，通过降低冷却水的温度，可以减少汽轮机在发电过程中的热损失，提高发电效率。

2火力发电厂汽机辅机经济运行优化策略

2.1给水泵运行优化

目前火力发电厂主要使用定速给水泵或变速给水泵。定速给水泵主要通过锅炉给水阀门进行给水调节，其给水速度稳定，不随机组负荷变化而变化。在低负荷运行状态下，阀门节流损失较大，导致能源浪费；变速给水泵通过液力偶合器或变频器调节给水速度，能够根据机组负荷变化自动调节给水量，在低负荷状态下，能够减小功率输出，提高运行效率。在火力发电厂中，应优先采用变速给水泵，相比定速给水泵，变速给水泵在低负荷状态下具有显著的节能效果，对于仍使用定速给水泵的机组，应合理设置给水阀门的开度，避免在低负荷状态下造成过大的节流损失[1]。

2.2循环水泵运行优化

在选择循环水泵时，需根据火力发电厂的实际需求，如流量、扬程、工作条件等，进行详细分析，选择高效率、高性能的水泵，以提高能源利用效率。例如，选择封闭式循环用水系统。开放式循环用水系统通常会导致大量的水资源浪费，因为水在循环过程中可能会因为蒸发、泄漏等原因而损失，而封闭式循环用水系统则通过一系列的技术手段，如密封装置、冷却塔等，有效地减少了水资源的损失[2]。这种系统不仅提高了水资源的利用率，还有助于减少环境污染，因为减少了废水排放。在能源消耗方面，封闭式循环用水系统通常具有更高的效率，主要因为水的循环利用率提高，减少了补水和排水等过程，从而降低了泵的运行时间和能源消耗。

2.3真空泵运行优化

真空泵在汽机辅机中起着至关重要的作用，它负责维持系统的真空状态，以确保汽机能够正常运行。传统的抽气器在效率和可靠性方面往往存在一定的局限性，采用先进的真空泵可以显著提高真空抽取效率，这些真空泵通常具有更高的抽气速度和更低的泄漏率，能够更快速地建立并维持系统的真空状态，不仅有助于提高汽机的运行效率，还有助于减少能源消耗和故障率。

2.4回热加热器运行优化

回热加热器在正常运行时，能够有效提高机组的热效率，减少热损失，若在运行过程中出现故障并被切除，将直接影响给水泵的水温和汽机的循环吸热效率，进而对机组的稳定运行造成威胁。例如，端差是回热加热器运行中的一个重要参数，它反映了加热器传热性能的好坏，端差过大或过小都会导致热效率降低，因此必须将其控制在合理范围内。技术人员可以根据机组运行工况和加热器设计参数，设定合理的端差范围，一般来说上端差递增可能导致出水温度下降、自身抽汽量缩减，而下端差增加则可能产生相反效果，需要根据实际情况调整控制策略，技术人员通过安装温度传感器等监测设备，实时监测加热器进出口水温，计算端差并进行分析，一旦发现端差偏离设定范围，立即采取措施进行调整。

2.5凝汽器运行优化

凝汽器作为汽轮机组冷端系统的重要组成部分，其性能直接影响到机组的热效率和运行经济性，优化凝汽器的运行可以显著降低机组的背压，提高汽轮机的排汽温度，从而增加机组的输出功率和效率。技术人员可以使用冷端优化P2R2技术，通过精确的数学模型和算法，实现了对热力发电厂冷端设备的全面优化。冷端优化P2R2技术以供电功率增量为目标函数，通过求解这一目标函数的最大值，可以实现在保证机组安全稳定运行的前提下，最大化机组的供电功率，提高机组的热效率和运行经济性。以300MW机组为例，在不改变机组其他参数的前提下，仅通过运行参数的优化，如调整凝汽器进汽量、冷却水量和进水温度等，即可显著提升机组的供电功率。具体而言，在20℃工况下，优化后供电功率可增加672kW，以售电价0.5元/度和机组年利用率85%计算，年节能效益可达250万元[3]。

结束语

总结来说，汽机辅机在火力发电厂中发挥着至关重要的作用，不仅参与能量的转换与传递，还保障机组的稳定运行，提高经济效益和环保水平。随着技术的不断进步和优化策略的实施，汽机辅机的性能将得到进一步提升，为火力发电厂的可持续发展做出更大贡献。

参考文献

[1]马云辉.论火力发电厂汽机辅机经济运行优化策略[J].建筑工程技术与设计,2020(26):2875-2876.

[2]沈忱,刘进,钱水兵.论火力发电厂汽机辅机经济运行优化策略[J].建筑工程技术与设计,2020(27):409.

[3]刘志东.浅谈火力发电厂汽机辅机优化经济运行[J].价值工程,2019,38(31):104-106.