机组经济性

机组热经济性的影响因素分析孙明科X(华北电力大学经济管理系,河北保定071003)摘要:由于当前煤炭价格的逐步上涨,使得电厂的利润减少,因此必须提高机组的发电效率来减少发电成本,增加企业效益。所以对火力发电厂来说如何提高机组的热经济性日益显得重要。影响机组经济性的因素有很多,主要包括机组负荷、机组真空、机组回热系统运行情况、机组主再热蒸汽参数、机组通流部分效率、机组泄漏情况等方面。本文结合我国300MW、600MW及以上容量大型机组,分别对影响机组热经济性的各个因素进行了分析,就如何改善这些因素提出一些建议,以达到提高机组热经济性的目的,供各发电厂参考。关键词:热经济性;因素;分析热经济性用来说明火电厂燃料能量利用程度,以及热力过程中各部分的能量利用情况,这些均直接影响到火电厂的发电成本、利润和燃料节约量。由于热经济性代表了火力发电厂能量利用、热功转换技术的先进性和运行的经济性,故提高机组热经济性可提高发电厂经济效益。所以对大型机组如何提高机组的热经济性日益显得重要。一般来说,影响热经济性的因素主要包括:机组真空、机组负荷、机组回热系统运行情况、机组主再热蒸汽参数、机组泄漏情况、机组通流部分效率等。下面就各个因素分别进行分析。一、机组真空1.机组真空对经济性的影响真空系统运行的好坏对汽轮机运行的经济性有很大的影响。一方面由于真空降低,蒸汽的有效焓降将减少,在蒸汽流量不变的情况下发电机出力下降,在发电机出力不变的情况下,机组的蒸汽流量将增大,机组经济性下降;另一方面机组真空降低,排汽缸温度上升,机组冷源损失增大,循环热效率降低。一般情况下,真空度每变化1%,可使热耗率变化0.7～1%,煤耗变化约1.5gPkwh。虽然提高真空可使汽轮机的理想焓降增大,功率增大,但是无论从设计角度,还是从运行角度来看,都不是真空越高越好。运行机组主要靠增大循环水量来提高真空,然而循环水泵是厂用电的大用户之一,过分增大循环水量,可能使汽轮机真空提高而多发的电反而少于循环水泵多耗的电,得不偿失。所以要根据季节变化和真空变化及时改变循环水泵的运行方式,以节省厂用电。2.如何提高真空①按规程规定定期进行真空严密性试验,加强对凝汽器进、出口水温、端差、真空、过冷度等运行参数的综合分析,若试验效果不好,要及时找出影响机组真空的主要原因,制定处理措施。②若真空一直不好,采用氦质谱检漏、凝汽器灌水等方法认真做好真空系统查漏工作,对漏点及时彻底处理。③注意对轴封汽压力的调整。现场常常为了保证轴封汽不外冒,将低压轴封汽压力调整得较低,加上自密封系统中溢流控制站的调节门为气动门,调整波动比较大等等原因,造成低压轴封处泄露,这个问题比较常见。④加强对凝汽器胶球系统的维护管理,提高清洗效果。⑤加强对真空泵的工作水温以及真空泵分离水箱水位的检查,防止真空泵不出力。⑥经常对循环水系统进行检查。二、机组负荷1.机组负荷应维持额定负荷运行因为机组的设计都是根据额定负荷进行的,所以机组在额定负荷时经济性是最好的,且机组额定负荷时如各运行参数维持设计值,此时节流损失最小,保证机组经济性最好。2.机组采取复合滑压运行方式随着电力工业的发展,大容量机组参与调峰是不可避免的事实,要保证机组在各种负荷时都保持较高热经济性就要采取复合滑压运行方式,即汽轮机采用喷嘴配汽方式,在高负荷区域内(如80%～95%额定负荷以上)进行定压运行,用启闭调节汽门来调节负荷,汽轮机组初压较高,循环热效率较高,且负荷偏离设计值不远,相对内效率也较高。在较低负荷区域内(如80%～95%与25%～50%额定负荷之间)进行滑压运行,这时没有部分开启汽门,节流损失相对最小,而且主蒸汽温度不变,各种负荷下新汽容积流量基本不变,各级喷嘴、动叶出口流速不变,比焓降和内效率都不变,全机相对内效率接近设计值。现在大型机组均采用可调速汽动给X作者简介:孙明科(1976-),男,山东石横人,华北电力大学经济管理系05级工程硕士。中国电力教育2008年研究综述与技术论坛专刊水泵,滑压运行使给水压力降低,给水泵耗工降低。当机组负荷急剧增减时,可启闭调节汽门进行应急调节。在滑压运行的最低负荷点以下(如25%～50%额定负荷以下)进行初压水平较低的定压运行,以免经济性降低太多。三、机组回热系统运行情况1.机组回热系统运行情况对经济性的影响回热系统是指从汽轮机某些级中抽出部分作过功的蒸汽用来加热送往锅炉的给水以提高给水温度的系统,由于回热具有明显的热经济效益,使它成为发电厂(或汽轮机)最早最普遍采用的提高热经济性的基本手段。回热系统运行不正常表现为给水温度降低、各段抽汽参数不正常、高加不能正常投入等方面。对单位质量的抽汽而言,低压抽汽回热做功将大于高压抽汽,所以在多级回热系统中,应尽可能多利用低压抽汽来代替高压抽汽,如回热系统工作不正常,使得部分本级蒸汽流入低一级抽汽中,高压抽汽排挤低压抽汽,造成机组热经济性降低。抽汽流入凝汽器还将造成机组冷源损失增大,给水温度降低造成给水在锅炉中吸热量增大都将使得机组热经济性降低。造成回热系统运行不正常的因素主要有加热器端差增大、加热器停运、加热器汽侧无水位运行、抽汽压损增大、高压加热器旁路泄露等方面。(1)影响加热器端差的主要因素有:加热器内传热管的特性、传热管的尺寸、管内对流换热系数、管外凝结换热系数及管内外工质的温度等等。对于已经投运的加热器来说,主要影响因素是管内外的换热系数,而影响换热系数的主要因素有加热器传热管脏污程度、加热器内是否有空气等不凝结气体等方面。加热器端差增大直接导致出水温度降低,造成高一级抽汽量或在锅炉中吸热量的增大。(2)加热器停运的原因一般为加热器消缺,需要隔离。加热器停运除了影响机组热经济性外,低压加热器停运会造成除氧器进水温度降低,如水温过低除氧器将产生振动,高压加热器停运将带来机组末级叶片湿度增加、锅炉过热器超温、再热器超压等严重后果。(3)加热器疏水调节系统不正常将造成加热器无水位运行,这样最明显的表现是出水温度降低。某电厂资料表明,高压加热器有水位运行时给水温度比无水位运行时要高4～6℃,而且加热器无水位运行还使得抽汽还没有放出凝结热量就以蒸汽形式沿疏水管进入下一级加热器,排挤下级低压抽汽使机组热经济性下降,同时因汽水混合物进入疏水冷却段、疏水管、疏水阀而引起管束泄漏、疏水管振动、疏水阀冲蚀等危及设备安全的情况。(4)抽气压损增大通常是因为抽汽管道的逆止门、隔离门误关或开度不够造成,将造成本级抽汽减少,流入下一级抽汽而排挤低压抽汽,同时,抽汽减少造成出水温度降低。(5)高压加热器旁路泄露也是各电厂比较常见的,原因是大旁路电动门泄漏或进口联程阀开不到位造成小旁路泄漏,表现为汽机侧(最后一级高压加热器出口未与大旁路汇合处)给水温度比锅炉侧高,这样不仅因为给水流量减少造成高压抽汽减少,而且造成最终给水温度降低。2.如何保证机组回热系统正常运行(1)加强对加热器运行状况的监视,尽量利用停机时间进行消缺。高压加热器参数高,热容量大,如抽汽管道上只有气动逆止门及电动隔离门,均不能可靠严密关闭,机组运行时高压加热器的隔离时间长,最好在抽汽管道上加装手动隔离门,减少检修时间。(2)加强对加热器水位的监视,保证加热器有水位运行,若发现水位调节不正常,及时联系检修处理。(3)加强对加热器端差的记录、分析,发现端差变大及时分析、处理,如是加热器内有空气等不凝结气体,可开大加热器抽空气门至端差正常,如是加热器传热管脏污可在隔离时进行清洗。发现给水泵出口流量与给水流量偏差较大时,及时对加热器进行检漏。(4)按时记录加热器及抽汽参数,并且对各段抽汽气动逆止门门杆升程进行检查。四、机组主、再热蒸汽参数1.机组主、再热蒸汽参数对经济性的影响机组主、再热蒸汽温度、压力降低,蒸汽的有效焓降将减少,在蒸汽流量不变的情况下发电机出力下降,在发电机出力不变的情况下,机组的蒸汽流量将增大,机组经济性下降。机组主、再热蒸汽温度、压力升高可提高机组经济性,但温度升高使得设备、管道温度也升高,材料蠕变速度加快,蠕变极限变小;主、再热蒸汽压力升高使得设备、管道内部应力增大,而且造成蒸汽最终湿度增大,对汽轮机末级叶片腐蚀加重,严重威胁机组运行安全性。所以提高蒸汽初参数对热经济性的影响是双重的———有利与不利两方面。只有当有利大于不利时,才能达到提高热经济性的目的,因此利用提高蒸汽初参数来提高热经济性是有条件的。机组蒸汽减温水对热经济性影响也很大,对于过热器喷水减温来说,因为减温水大多为给水泵出口、高压加热器进口取出,不经过高压加热器,减少回热抽汽,降低回热程度,造成机组热经济性降低。对于再热汽喷水减温来说,它的热力过程是沿再热压力线定压吸热蒸发、过热,然后进入汽轮机中、低压缸膨胀做功,它所完成的循环是一个非再热的中参数或更低参数的循环,与主循环相比,其热经济性要降低很多。2.如何保证机组主、再热蒸汽参数维持在额定值运行(1)运行人员要精心调整,保持主、再热蒸汽“压红线”运行。(2)在保证主、再热蒸汽参数的前提下,尽量避免投入过多的减温水。五、机组泄露情况1.机组泄露情况对经济性的影响机组外漏是指由于管道或系统的不严密,造成汽、水泄270机组热经济性的影响因素分析漏出热力系统。随着这些工质的损失,伴随着各种品味的能量损失。内漏是指由于阀门不严密,造成汽、水在热力系统中由高参数系统漏至低参数系统,虽然不像外漏有能量流出热力系统外,但这些工质只参加了低参数的热力循环,降低了工质的做功能力,使得机组热经济性下降。2.如何减少机组泄露(1)加强设备系统的检查、巡视,采用手摸、耳听、鼻闻等各种方法检查系统泄漏情况,发现漏点及时彻底处理,机组运行中不能处理的要尽量隔绝。(2)汽轮机疏水系统因其系统复杂、阀门多,有些阀门位置不易操作等原因,每次启机正常后应全面检查是否全部严密关闭,特别是现在越来越多的机组采用SCS(顺序控制),疏水均有电动门自动控制,因电动门不易关闭严密,更应该仔细检查。六、机组通流部分1.机组通流部分效率对经济性的影响通流部分效率指各汽缸实际焓降与理想等熵焓降的比值,如通流部分结垢、堵塞,轴封、汽封间隙过大等原因将造成机组通流部分效率下降,直接影响机组热经济性,严重时还将影响机组出力。老机组受当时设计、制造等方面的制约,通流部分效率普遍较低。现在机组越来越多采用了DEH(电调),可实现阀门管理,在启动初期采用单阀控制,一定条件时切换为顺阀控制,提高机组启动速度并保证机组有较高经济性。如在机组正常运行时仍采用单阀控制,将造成节流损失影响机组热经济性,某机组因顺阀控制时机组振动大,正常运行时均为单阀控制,经测试,高压缸效率在300MW、270MW工况下分别比同型机组低3.48%及3.77%。2.如何提高机组通流部分效率(1)机组大修时仔细检查通流部分,如有结垢、堵塞情况应及时处理。(2)摸清机组特性后可以将轴封、汽封等间隙调至厂家规定的中下限值。(3)考虑对通流部分进行改造。七、改变给水泵启动方式现300MW以上机组给水泵均采用汽动给水泵和电动给水泵相结合的配置方式,按照厂家规程规定:在启动过程初期用电动给水泵供水,当负荷升至120MW时,启动汽动给水泵,电P汽泵切换后,停电动给水泵备用。这种运行方式有以下两个缺点:1.机组冷态启动时,从启动电动给水泵到负荷120MW(即启动汽动给水泵)需要较长时间,由于电泵的功率比较大,所以要消耗大量的厂用电。2.汽动泵启动时,暖机需要一段时间,如需暖泵,时间则更长。因此,在机组汽动给水泵未启动之前,如电动给水泵发生故障,汽动给水泵不能立即投运,可能造成锅炉给水中断,从而使整个机组启动失败。所以可以改进启动方式:机组启动初期不启动电动给水泵,而是用汽动给水泵的前置泵代替电动给水泵向锅炉上水。在锅炉汽包压力升高至前置泵打不进水前,直接启动汽动给水泵(汽源由本机新蒸汽或备用汽源辅助蒸汽),利用小汽轮机升速暖机的机会进一步提高给水压力以满足锅炉供水需要。升至一定负荷时,进行小汽轮机的汽源切换,即从新蒸汽或辅助蒸汽切至本机四段抽汽供汽。这种启动方式有以下几个优点:1.机组启动初期