空冷風機運行優化探討

摘要：機組如何能更好、更經濟的運行一直是每個發電企業不斷探索與追求的目標。文章通過在實際運行中對機組背壓的控制以及測量機組負荷增量與空冷風機電耗的數值，找到機組低谷期間最佳運行真空，給機組經濟運行提供可靠保證，同時結合運行中的問題提出了一些技術改造方案，為實現節能降耗創造有利條件。

關鍵詞：空冷風機；運行優化；經濟運行；最佳背壓；試驗方案；技術改造 文獻標識碼：A

中圖分類號：TK264 文章編號：1009-2374（2015）24-0026-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.24.013

蒲洲電廠兩臺300MW國產直接空冷發電機組，分別于2006年10月28日、12月28日投入運行。機、電、爐主設備分別選用哈爾濱鍋爐、哈爾濱汽輪機、哈爾濱發電機，直接空冷系統整島采用斯比克冷卻技術（張家口）有限公司三排管式空冷凝汽器，空冷風機采用變頻調速控制，以滿足不同負荷機組的背壓需求。

新機組投產后，由于對大型空冷設備運行經驗不足，單方面追求機組背壓指標，從而出現了一些風機因超出力運行，發生空冷風機風葉、減速機等部件故障的現象，為使機組經濟運行背壓、風機運行壽命等各方面能合理協調。蒲洲電廠經過試驗，找出了機組低谷期間的最佳運行背壓，通過對風機優化運行以來，基本達到機組經濟運行與降低設備維護費用兩者得以兼顧的目的，使企業節能降耗目標順利實現。

1 背壓對機組經濟性的影響

1.1 背壓與煤耗、空冷風機的關系

機組背壓是影響煤耗程度最大的指標，而且負荷越低背壓對煤耗影響越大，背壓又受空冷風機運行工況，環境溫度、凝汽器清潔程度，機組負荷等參數的影響。環境溫度較低期間背壓普遍較低，尤其在夜間環境溫度低、機組負荷低的情況下，機組背壓與空冷風機電耗之間存在著如何合理匹配、協調關系？背壓對煤耗的影響明顯大于空冷風機電耗的影響，所以應盡量滿足真空。但是實際運行中受空冷凝結器特性、真空嚴密性等影響，片面地提高風機轉速（風機消耗功率增加），機組的背壓卻并不一定降低，所以要正確理解空冷風機功耗與機組背壓的關系。

下圖1是我們在#2機上所做試驗時，風機功耗、機組背壓的趨勢圖：圖中曲線說明：環境溫度（藍色）、A空冷變消耗電功率（黃色）、凝結水溫度（紅、綠色）、背壓（粉色）。

圖1

試驗中機組負荷與環境溫度保持不變。從圖1中可以看到，降低機組背壓需要提高風機轉速（多消耗風機功率），但是反過來當無休止提高空冷風機轉速時（風機消耗功率增加），并不一定能降低機組背壓。當機組背壓達某一數值時，再提高空冷風機轉速（多消耗風機功率），只會造成凝結水溫度的降低，增加凝結水過冷度，對機組背壓的降低未起到任何作用。結果是多耗電、多燃煤，白白浪費資源。故優化空冷風機運行，對保證機組經濟運行十分必要。

1.2 廠用電率與煤耗的關系

（1）

式中：

—供電煤耗（g/kW.h）

HR—汽輪機熱耗率（kJ/kW﹒h）

—鍋爐效率（%）

—機組管道效率（%）

e—機組廠用電率（%）

由上式（1）供電煤耗計算公式可知，在汽機熱耗、鍋爐效率、管道效率一定的情況下，降低廠用電率可達到降低供電煤耗的作用。直接空冷機組中，空冷風機廠用電率占總廠用電10%左右，故合理調整風機轉速，降低空冷風機廠用電量消耗，保證在機組最佳背壓下運行，可使節能工作更加具體化。

2 確定最佳背壓

2.1 試驗方案

2.1.1 目的。通過試驗找到機組最佳運行真空，努力降低廠用電能消耗，使機組經濟運行更趨于完善。

2.1.2 方法。將機組ccs自動解除。汽機“閥位控制”并保持不變，鍋爐保證主汽壓力、溫度等參數穩定。調節空冷風機轉速，控制機組背壓為18kPa（17、16、15、14、13、12、11、10、9kPa）穩定運行。

2.1.3 數據記錄?，F場記錄（運行人員）：負責試驗表1的各試驗工況點記錄。

試驗數據采集（試驗人員）：負責試驗表2的填寫與記錄，根據試驗工況點，做好相應時間段的數據采集，并進行分析。

2.1.4 試驗條件及注意事項。（1）機組負荷滿足調度要求（為保證調度負荷，試驗時機組背壓應從高到低進行）。（2）各工況試驗時間不少于1小時。（3）調整背壓穩定后，記錄試驗開始時間，滿1小時后記錄結束時間，然后轉入下一個工況點。（4）試驗時若環境溫度（變化超過1℃）及氣象條件發生變化應終止試驗。（5）試驗時間根據現場值長安排（值長根據調度命令可隨時停止試驗）。

2.2 試驗結果

2.2.1 試驗數據統計。（1）現場記錄數據見表1。（2）MIS采集數據見表2。

2.2.2 數據整理。（1）背壓、負荷、空冷電耗的關系見表3。（2）風機電耗與負荷增量關系表見表4。（3）背壓從18kPa降低到9kPa時的負荷增量與風機電耗增量關系圖如圖2所示。

2.2.3 結論。從上述數據中我們可以看出：當機組在180MW負荷、機組背壓10～11kPa時收益最大，運行最為經濟，再降低背壓收益將會減少。在權衡空冷風機電耗、磨損維修費用等情況，機組維持最佳真空運行將最為經濟。

3 技術改造

低壓缸排汽壓力直接影響著機組的出力。在汽輪機進汽流量不變的情況下，由于排汽壓力高，使汽輪機內工質膨脹的有效焓降減少，導致機組經濟性和出力下降，降低汽輪機排汽壓力和溫度，就可以減小冷源損失，提高循環熱效率。目前我們只在低谷期間（機組負荷180MW）進行了一些試驗，找出了最佳運行背壓的數值，在一定程度上對經濟運行有一定的指導意義。

影響機組低壓缸排氣壓力的因素很多，如環境溫度、冷卻風量、真空嚴密性、環境風場及換熱面的清潔程度等。由于低壓缸排汽壓力對機組的出力及經濟性影響十分敏感，因此在節能降耗工作中，應將降低排汽壓力（降低背壓）的工作放在比較重要的位置。除了平時加強對凝汽器運行維護的管理工作之外，還可以通過對機組冷端系統的運行優化調整來進一步達到節能降耗的目的，由山西電科院協助進行的機組冬季運行方式優化正在完成中。

要降低機組背壓保證經濟運行，我們還應該從上面所述影響低壓缸排汽壓力的因素入手，即努力做好以下幾方面工作：（1）通過各種途徑降低真空泵工作液溫度，提高真空泵工作效率；比如，在抽空氣管道上加裝冷卻裝置，它既能降低抽空氣溫度，又可回收部分工質；（2）給空冷系統加裝尖峰噴霧冷卻系統，達到降低風機入口環境溫度的目的，保證夏季機組高峰出力不受機組高背壓限制；（3）在真空嚴密性方面做文章，利用先進儀器排查負壓系統，消除漏空點，努力使真空嚴密性達到優良水平。

4 結語

對直接空冷系統的運行方式進行優化，不但可大大增加風機的運行可靠性，減少不必要的能源浪費，使機組和電網的安全經濟運行水平得以提高，還會對減少風機故障、降低檢修維護量及維護費用起到好的效果。通過低谷期間機組最佳真空的試驗，使我們獲得了在不同氣象環境溫度、不同主汽流量下、不同風機運行方式及不同風機轉速下機組負荷、風機耗功與背壓的關系，為今后開展其他工況下優化風機運行，合理確定機組空冷系統冬季運行方式合理背壓提供了依據。

參考文獻

[1] 300MW火電機組節能對標指導手冊[M].北京：中國電力出版社，2008.

[2] 火電廠汽機設備及運行[M].北京： 中國電力出版社，2002.

作者簡介：劉增鋒（1974-），男，山西漳澤電力蒲洲發電分公司維護部培訓主管。

（責任編輯：周 瓊）