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干貨|汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化研究與應(yīng)用

2018-07-23 16:33:03 中國(guó)電力設(shè)備管理協(xié)會(huì)   點(diǎn)擊量: 評(píng)論 (0)
汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)是火電機(jī)組的重要組成部分,如何實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化,對(duì)提高火電機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性提高具有十分重要的意義。針對(duì)汽輪

汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)是火電機(jī)組的重要組成部分,如何實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化,對(duì)提高火電機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性提高具有十分重要的意義。針對(duì)汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化分析問(wèn)題,從汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)主要設(shè)備出發(fā),重點(diǎn)對(duì)循環(huán)水泵提出改造,提高循環(huán)水流量,解決循環(huán)水流量較設(shè)計(jì)值小的問(wèn)題,提高機(jī)組真空;同時(shí)對(duì)凝汽器及冷卻塔等冷端設(shè)備分別提出優(yōu)化改造,以提高冷端設(shè)備的效率及出力,降低循環(huán)水溫度,提高機(jī)組真空,保證汽輪發(fā)電機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

前言

隨著電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制的進(jìn)一步發(fā)展,降低發(fā)電成本、提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性已成為發(fā)電企業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。目前、國(guó)內(nèi)外機(jī)組運(yùn)行中的突出問(wèn)題是冷端系統(tǒng)運(yùn)行狀況不好,嚴(yán)重影響了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。特別是冷卻塔出力不足、循環(huán)水泵流量小、效率低,凝結(jié)水過(guò)冷度和含氧量過(guò)高,凝汽器漏空氣和冷卻水管結(jié)垢等嚴(yán)重影響了機(jī)組真空。因此,降低機(jī)組供電煤耗、冷端系統(tǒng)的節(jié)能診斷和優(yōu)化已成為電廠節(jié)能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

冷端設(shè)備性能最重要的指標(biāo)有兩個(gè):一是凝汽器的真空,另一個(gè)指標(biāo)是循環(huán)水泵電耗。另外從熱力系統(tǒng)角度考慮凝結(jié)水過(guò)冷度也是一個(gè)重要經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。凝汽器本身是個(gè)換熱器,評(píng)價(jià)其性能優(yōu)劣最重要指標(biāo)是凝汽器端差。要想獲得最佳真空,主要措施是降低循環(huán)水溫度和降低凝汽器端差。對(duì)于循環(huán)水泵電耗,主要是考慮循環(huán)水泵經(jīng)濟(jì)調(diào)度運(yùn)行及泵組效率。

本文針對(duì)汽輪機(jī)冷端優(yōu)化分析問(wèn)題,從凝汽器、循環(huán)水泵及冷卻塔等冷端設(shè)備整體出發(fā),采用多種方法同步進(jìn)行。提出了對(duì)循環(huán)水泵進(jìn)行改造,以提高流量及效率,降低電耗;對(duì)冷卻塔填料及噴嘴換型改造,增大淋水面積,降低循環(huán)水溫度,以提高冷卻塔工作效率;對(duì)凝汽器換熱管進(jìn)行高壓水沖洗,并在凝汽器補(bǔ)水加裝噴嘴霧化裝置,以改善凝汽器工況,提高機(jī)組真空。優(yōu)化改造后,機(jī)組經(jīng)濟(jì)性明顯提高,為機(jī)組節(jié)能減耗奠定了良好的基礎(chǔ)。

一、 汽輪機(jī)冷端優(yōu)化的必要性

汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)是由汽輪機(jī)低壓缸的末機(jī)組、凝汽器、冷卻塔、循環(huán)水泵、循環(huán)供水系統(tǒng)等系統(tǒng)組成。由于循環(huán)水水質(zhì)較差,長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行,造成了冷端設(shè)備故障多發(fā),設(shè)備出力下降,機(jī)組真空降低等問(wèn)題。

1. 循環(huán)水泵組:我廠單臺(tái)機(jī)組共配置兩臺(tái)循環(huán)水泵,一臺(tái)雙速泵,一臺(tái)高速泵,均采用立式斜流泵結(jié)構(gòu)。2009年6月投入運(yùn)行至今,由于泵組設(shè)計(jì)參數(shù)與現(xiàn)場(chǎng)管路不匹配,循環(huán)泵在不同運(yùn)行方式下循環(huán)水流量均低于設(shè)計(jì)值,泵組偏離設(shè)計(jì)工況點(diǎn)較遠(yuǎn)運(yùn)行。由于泵組性能未達(dá)到設(shè)計(jì)要求,導(dǎo)致凝汽器真空偏低,影響電廠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。多臺(tái)循環(huán)水泵在工作中均出現(xiàn)嚴(yán)重的振動(dòng)情況,已威脅到電廠機(jī)組運(yùn)行的可靠性。

2. 冷卻塔填料: 冷卻塔填料在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行中,會(huì)大面積出現(xiàn)老化、脫落等現(xiàn)象。機(jī)組運(yùn)行當(dāng)中,由于循環(huán)水水流下降的作用力,導(dǎo)致填料大面積破碎,掉入循環(huán)水系統(tǒng),填料碎片將相當(dāng)數(shù)量的凝汽器換熱管堵塞,致使凝汽器冷卻能力下降,機(jī)組真空下降,嚴(yán)重影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性,更重要的是威脅機(jī)組的安全運(yùn)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(qū)域淋不到水,淋水填料出現(xiàn)盲區(qū)。盲區(qū)的通風(fēng)阻力降低,空氣流量大于有水區(qū),大量的空氣經(jīng)盲區(qū)“短路”而流失,并使塔內(nèi)氣流流場(chǎng)紊亂,導(dǎo)致冷卻效果下降,經(jīng)濟(jì)性較差。

4. 凝汽器:機(jī)組運(yùn)行時(shí),低溫的化學(xué)補(bǔ)水沒(méi)有補(bǔ)入凝汽器喉部并實(shí)現(xiàn)霧化,無(wú)法與溫度較高的排汽在喉部進(jìn)行熱交換,或者說(shuō)排汽的潛熱沒(méi)有放熱給低溫的補(bǔ)水,補(bǔ)水也無(wú)法吸收排汽的熱量而被加熱,使得凝結(jié)水過(guò)冷度和含氧量增加。若凝結(jié)水溶解氧過(guò)高,除氧器過(guò)負(fù)荷運(yùn)行會(huì)導(dǎo)致給水溶解氧的含量也會(huì)升高,影響鍋爐的水質(zhì),引起結(jié)垢和腐蝕,還有可能通過(guò)蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī),造成汽輪機(jī)通流部分結(jié)垢,影響汽輪機(jī)效率和安全運(yùn)行。

二、 汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化方案

1. 循環(huán)水泵優(yōu)化改造

1.1 改造原則

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況核定水泵運(yùn)行參數(shù),在泵組基礎(chǔ)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(xiàn)有電機(jī)等前提下,以解決流量偏小的問(wèn)題,提高真空度降低煤耗為主要目標(biāo),同時(shí)解決泵組振動(dòng)超標(biāo)、提高泵組穩(wěn)定性,設(shè)計(jì)新型泵,進(jìn)行整機(jī)改造。

1.2 改造方案

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

(1)現(xiàn)加厚外筒接管壁厚至14mm,來(lái)提高筒體的強(qiáng)度,在外接管上增加筋板,提高筒體的剛性;

(2)在電機(jī)座外壁加上六個(gè)半圓柱支撐,使筒體剛性得到加強(qiáng);

(3)在導(dǎo)軸承與外接管內(nèi)壁增加支撐板,提高轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性;

(4)筒體結(jié)構(gòu)改為上止口下錐面壓實(shí),增加了穩(wěn)定性和對(duì)中性;

(5)現(xiàn)改進(jìn)導(dǎo)流板結(jié)構(gòu)形式,增加與外接管的支撐,提高機(jī)組的穩(wěn)定性同時(shí)更好地利用了泵輸送介質(zhì)的動(dòng)能,提高效率約2%;

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

(7)葉輪加工完成后進(jìn)行動(dòng)靜平衡試驗(yàn)(按G6.3級(jí)進(jìn)行靜平衡試驗(yàn)、按G2.5級(jí)進(jìn)行嚴(yán)格的動(dòng)平衡試驗(yàn)),提高了轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性;

(8)在導(dǎo)葉體外圓增設(shè)與外筒體接觸的不銹鋼襯板,提高機(jī)組的穩(wěn)定性;

(9)在葉輪室和下外接管之間增加防轉(zhuǎn)動(dòng)裝置,使運(yùn)行更平穩(wěn)。

(10)采用中國(guó)水利電力科學(xué)研究院開(kāi)發(fā)的Ns400斜流泵水力模型、先進(jìn)的CFD理論技術(shù)對(duì)包含有流體流動(dòng)和熱傳導(dǎo)等相關(guān)物理現(xiàn)象的系統(tǒng)進(jìn)行精確的分析、采用Solidworks三維設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)分析計(jì)算方法,確保循環(huán)水泵在各種運(yùn)行工況下均在高效區(qū),循環(huán)水泵應(yīng)可以并列或單泵運(yùn)行,滿足各季節(jié)、各工況下整個(gè)機(jī)組的安全﹑經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。并聯(lián)運(yùn)行工況下,循環(huán)水泵的流量偏差限制在5%以內(nèi)。

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責(zé)任編輯:售電小陳

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