汽輪機冷端系統是火電機組的重要組成部分，如何實現汽輪機冷端系統節能優化，對提高火電機組運行的經濟性提高具有十分重要的意義。針對汽輪機冷端系統節能優化分析問題，從汽輪機冷端系統主要設備出發，重點對循環水泵提出改造，提高循環水流量，解決循環水流量較設計值小的問題，提高機組真空;同時對凝汽器及冷卻塔等冷端設備分別提出優化改造，以提高冷端設備的效率及出力，降低循環水溫度,提高機組真空，保證汽輪發電機組安全經濟運行。

前言

隨著電力市場競爭機制的進一步發展，降低發電成本、提高機組運行經濟性已成為發電企業的當務之急。目前、國內外機組運行中的突出問題是冷端系統運行狀況不好，嚴重影響了機組運行的經濟性。特別是冷卻塔出力不足、循環水泵流量小、效率低，凝結水過冷度和含氧量過高，凝汽器漏空氣和冷卻水管結垢等嚴重影響了機組真空。因此，降低機組供電煤耗、冷端系統的節能診斷和優化已成為電廠節能的關鍵環節。

冷端設備性能最重要的指標有兩個：一是凝汽器的真空，另一個指標是循環水泵電耗。另外從熱力系統角度考慮凝結水過冷度也是一個重要經濟性指標。凝汽器本身是個換熱器，評價其性能優劣最重要指標是凝汽器端差。要想獲得最佳真空，主要措施是降低循環水溫度和降低凝汽器端差。對于循環水泵電耗，主要是考慮循環水泵經濟調度運行及泵組效率。

本文針對汽輪機冷端優化分析問題，從凝汽器、循環水泵及冷卻塔等冷端設備整體出發，采用多種方法同步進行。提出了對循環水泵進行改造，以提高流量及效率，降低電耗;對冷卻塔填料及噴嘴換型改造，增大淋水面積，降低循環水溫度，以提高冷卻塔工作效率;對凝汽器換熱管進行高壓水沖洗，并在凝汽器補水加裝噴嘴霧化裝置，以改善凝汽器工況，提高機組真空。優化改造后，機組經濟性明顯提高，為機組節能減耗奠定了良好的基礎。

一、 汽輪機冷端優化的必要性

汽輪機冷端系統是由汽輪機低壓缸的末機組、凝汽器、冷卻塔、循環水泵、循環供水系統等系統組成。由于循環水水質較差，長時間運行，造成了冷端設備故障多發，設備出力下降，機組真空降低等問題。

1. 循環水泵組：我廠單臺機組共配置兩臺循環水泵，一臺雙速泵，一臺高速泵，均采用立式斜流泵結構。2009年6月投入運行至今，由于泵組設計參數與現場管路不匹配，循環泵在不同運行方式下循環水流量均低于設計值，泵組偏離設計工況點較遠運行。由于泵組性能未達到設計要求，導致凝汽器真空偏低，影響電廠的經濟運行。多臺循環水泵在工作中均出現嚴重的振動情況，已威脅到電廠機組運行的可靠性。

2. 冷卻塔填料： 冷卻塔填料在長時間運行中，會大面積出現老化、脫落等現象。機組運行當中，由于循環水水流下降的作用力，導致填料大面積破碎，掉入循環水系統，填料碎片將相當數量的凝汽器換熱管堵塞，致使凝汽器冷卻能力下降，機組真空下降，嚴重影響機組的經濟性，更重要的是威脅機組的安全運行。

3. 冷卻塔噴嘴：我廠冷卻塔噴濺裝置為反射III型，淋水分散性、均勻性較差，某些區域淋不到水，淋水填料出現盲區。盲區的通風阻力降低，空氣流量大于有水區，大量的空氣經盲區“短路”而流失，并使塔內氣流流場紊亂，導致冷卻效果下降，經濟性較差。

4. 凝汽器：機組運行時，低溫的化學補水沒有補入凝汽器喉部并實現霧化，無法與溫度較高的排汽在喉部進行熱交換，或者說排汽的潛熱沒有放熱給低溫的補水，補水也無法吸收排汽的熱量而被加熱，使得凝結水過冷度和含氧量增加。若凝結水溶解氧過高，除氧器過負荷運行會導致給水溶解氧的含量也會升高，影響鍋爐的水質，引起結垢和腐蝕，還有可能通過蒸汽進入汽輪機，造成汽輪機通流部分結垢，影響汽輪機效率和安全運行。

二、 汽輪機冷端系統節能優化方案

1. 循環水泵優化改造

1.1 改造原則

根據現場實際工況核定水泵運行參數，在泵組基礎保持不變、電氣及控制方式不變、泵出口方位尺寸不變、保留現有電機等前提下，以解決流量偏小的問題，提高真空度降低煤耗為主要目標，同時解決泵組振動超標、提高泵組穩定性，設計新型泵，進行整機改造。

1.2 改造方案

從使用的角度出發，既要考慮泵的運行工況點在高效區范圍內，又要最大限度地降低改造成本，因此在選用效率高、高效運行范圍寬、汽蝕性能好的水力模型的同時，又采取以下防振措施：

(1)現加厚外筒接管壁厚至14mm，來提高筒體的強度，在外接管上增加筋板，提高筒體的剛性;

(2)在電機座外壁加上六個半圓柱支撐，使筒體剛性得到加強;

(3)在導軸承與外接管內壁增加支撐板，提高轉子的穩定性;

(4)筒體結構改為上止口下錐面壓實，增加了穩定性和對中性;

(5)現改進導流板結構形式，增加與外接管的支撐，提高機組的穩定性同時更好地利用了泵輸送介質的動能，提高效率約2%;

(6)水泵出水彎管采用多節段導流片，通道圓滑流暢、阻力小，彎管內水流速度梯度減小，降低了渦流損失，減小振動，同時也提高了水泵效率;

(7)葉輪加工完成后進行動靜平衡試驗(按G6.3級進行靜平衡試驗、按G2.5級進行嚴格的動平衡試驗)，提高了轉子的穩定性;

(8)在導葉體外圓增設與外筒體接觸的不銹鋼襯板，提高機組的穩定性;

(9)在葉輪室和下外接管之間增加防轉動裝置，使運行更平穩。

(10)采用中國水利電力科學研究院開發的Ns400斜流泵水力模型、先進的CFD理論技術對包含有流體流動和熱傳導等相關物理現象的系統進行精確的分析、采用Solidworks三維設計軟件進行產品設計分析計算方法，確保循環水泵在各種運行工況下均在高效區，循環水泵應可以并列或單泵運行，滿足各季節、各工況下整個機組的安全﹑經濟運行。并聯運行工況下，循環水泵的流量偏差限制在5%以內。