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摘要:發(fā)電廠根據(jù)熱循環(huán)原理把各種機(jī)械、配件組合起來形成一套熱機(jī)系統(tǒng)。對它的合理運(yùn)用可以體現(xiàn)發(fā)電廠在生產(chǎn)過程是否高效、環(huán)保,良好的熱機(jī)系統(tǒng)設(shè)計對發(fā)電廠的發(fā)展至關(guān)重要。本文通過研究熱機(jī)系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的設(shè)計改造工藝,來探索熱機(jī)系統(tǒng)技術(shù)改造對提升發(fā)電廠經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能性的意義。
關(guān)鍵詞:發(fā)電廠;技改工程;熱機(jī)專業(yè);優(yōu)化設(shè)計;關(guān)鍵技術(shù)
0引言
隨著技術(shù)的發(fā)展,工藝設(shè)計的進(jìn)步,人們對發(fā)電廠中的熱機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)更高,老式的熱機(jī)系統(tǒng)由于設(shè)備陳舊、設(shè)計不完善,生產(chǎn)方式落后等原因,已不能適應(yīng)一些發(fā)電廠的需求。良好的熱機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)可以大幅降低能源的損耗,提升機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行效率,減少意外事故的發(fā)生,對發(fā)電廠的平穩(wěn)運(yùn)作起到支持作用。
1關(guān)于發(fā)電廠技術(shù)優(yōu)化的要求
工業(yè)的發(fā)展離不開技術(shù)的支持,隨著我國改革的深化,各個行業(yè)生產(chǎn)力水平穩(wěn)步上升,運(yùn)行效率也大大增加,這都需要完善的技術(shù)與之匹配,一些傳統(tǒng)的工藝技術(shù)已不能滿足先進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)展需求,逐漸被淘汰。新型機(jī)械設(shè)備、新型原料以及先進(jìn)技術(shù)層出不窮,給工業(yè)生產(chǎn)注入新鮮活力,增加了更多的可能性。在這樣的大趨勢下,發(fā)電行業(yè)也將技術(shù)改造工程作為重點(diǎn)項(xiàng)目,提倡將新型技術(shù)設(shè)備投入到發(fā)電廠的運(yùn)營中。發(fā)電廠技術(shù)改造工程主要按照分析運(yùn)行模式、注重節(jié)能降耗、提升人員技能這三方面的要求來實(shí)施,全面深化技術(shù)改造。第一,應(yīng)先充分掌握發(fā)電廠的現(xiàn)有規(guī)模和運(yùn)行模式,以擴(kuò)大再生產(chǎn)、提高生產(chǎn)效率為原則,分析研究各種新型工藝技術(shù)對于發(fā)電廠的可行性和適用性,根據(jù)實(shí)際情況來系統(tǒng)、整體地制定技術(shù)改造計劃方案,保障發(fā)電廠技術(shù)改造工程在穩(wěn)中求進(jìn)。第二,為了緩解全球資源減少、大氣污染等嚴(yán)重問題,防止發(fā)電廠在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)能源浪費(fèi),排放過量廢棄物破壞生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)象,發(fā)電廠的技術(shù)改造應(yīng)該加強(qiáng)對節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域的探索,在發(fā)揮技術(shù)提高運(yùn)行效率的同時,突顯新設(shè)計工藝在節(jié)能環(huán)保上的優(yōu)勢,減少能源損耗,開發(fā)清潔發(fā)電方式。第三,伴隨本國電力工業(yè)的成長,發(fā)電廠自動化生產(chǎn)水準(zhǔn)也在上升,這就需要專業(yè)人具有更高的素質(zhì)、水平,技術(shù)改造工程需要專業(yè)的人員來設(shè)計實(shí)施。因此,發(fā)電領(lǐng)域?qū)Ω咚刭|(zhì)的專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)勢在必行。專業(yè)技術(shù)人員在實(shí)施技術(shù)改造項(xiàng)目前必須經(jīng)過系統(tǒng)的培訓(xùn)學(xué)習(xí),了解我國電力發(fā)展行業(yè)的現(xiàn)狀和趨勢,提升對技術(shù)改造的分析判斷能力、事故處理能力等,為技術(shù)改造項(xiàng)目保駕護(hù)航。
2發(fā)電廠熱機(jī)技術(shù)改造原理及內(nèi)涵
熱機(jī)系統(tǒng)是發(fā)電廠的核心生產(chǎn)部分。熱機(jī)專業(yè)優(yōu)化設(shè)計與發(fā)電廠技術(shù)改造工程關(guān)系密切,對技改工程的實(shí)施具有促進(jìn)作用。發(fā)電廠在開展熱機(jī)專業(yè)優(yōu)化設(shè)計的時候,需要掌握一些基本信息,比如熱機(jī)的工作原理,熱機(jī)專業(yè)優(yōu)化設(shè)計的具體內(nèi)容,對存在的問題進(jìn)行分析,進(jìn)而按照標(biāo)準(zhǔn)對熱機(jī)專業(yè)進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計,滿足技術(shù)改造工程的現(xiàn)實(shí)要求。
2.1熱機(jī)的工作原理
熱機(jī)的工作機(jī)理是靠能量的相互轉(zhuǎn)換。例如在火電廠的實(shí)際生產(chǎn)中,燃燒燃料將熱水轉(zhuǎn)化成溫度和壓力都較高的水蒸氣,助力汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)做功,進(jìn)而帶動電機(jī)轉(zhuǎn)動,實(shí)現(xiàn)內(nèi)能到機(jī)械能再到電能之間的轉(zhuǎn)換。燃料燃燒釋放的熱能與通過做功獲得的機(jī)械能兩者之間的比率,屬于衡量熱機(jī)性能的主要參數(shù),也是發(fā)電廠熱機(jī)專業(yè)優(yōu)化設(shè)計的重要研究方向。但除了要考慮、衡量熱機(jī)的工作性能,還要判斷是否會對環(huán)境造成危害,提升其環(huán)保功能[1]。
2.2熱機(jī)專業(yè)優(yōu)化設(shè)計的主要內(nèi)容
隨著電子技術(shù)出現(xiàn)在生活的各個方面,人們的用電需求逐漸增大。發(fā)電行業(yè)發(fā)展迅速,新的發(fā)電方式也開始在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中使用。雖然有一些新能源的產(chǎn)生,且在發(fā)電領(lǐng)域取得了一定成效,但我國還是以燃煤的火力發(fā)電為主要手段。因此利用燃燒煤來進(jìn)行發(fā)電的方法在電力行業(yè)有著舉足輕重的作用,對燃煤發(fā)電熱力系統(tǒng)的研究是十分必要的,當(dāng)然也包括研究技術(shù)改造的基礎(chǔ)內(nèi)容及提高熱機(jī)經(jīng)濟(jì)效能的可行技術(shù)。在發(fā)電廠熱機(jī)專業(yè)設(shè)計過程中,從它的實(shí)用性和技術(shù)性著手,依照熱量平衡定律,用數(shù)學(xué)工具來羅列解決問題,可以更加直觀、清晰地反映熱機(jī)系統(tǒng)的有關(guān)技術(shù)因素,再結(jié)合多方面的情況,比如電廠方位的布局、原有熱機(jī)系統(tǒng)的性能,發(fā)電廠實(shí)際運(yùn)行模式等,通過綜合考量來進(jìn)行技術(shù)改造,從而降低耗能,促使熱機(jī)工作達(dá)到事半功倍的效果。
3熱機(jī)專業(yè)設(shè)計改造中涉及的重要技術(shù)
發(fā)電廠熱力改造工程中的重要環(huán)節(jié)在于優(yōu)化設(shè)計熱力系統(tǒng)、燃燒制粉系統(tǒng)、以及對相應(yīng)廠房的改造。本文采用某發(fā)電廠的實(shí)例,分析它在工藝優(yōu)化上采取的措施,通過對其新增供熱設(shè)備的研究,探討熱力改造工程中的關(guān)鍵技術(shù)。
3.1廠房的設(shè)計改造
對于發(fā)電廠汽機(jī)車間的設(shè)計改造項(xiàng)目,應(yīng)從車間面積結(jié)構(gòu)來入手,涉及到對其高度和跨度的改造。廠房的跨度,通俗來說,就是在廠房結(jié)構(gòu)方面,兩排立柱之間的距離。在本文的案例中,發(fā)電廠原定汽機(jī)房設(shè)計跨度為30m,這是由于原定機(jī)組為200MW,回?zé)嵯到y(tǒng)內(nèi)包含的設(shè)備較多,相應(yīng)的需要加設(shè)安全閥排氣管等各種功能的管道。為了配合這套機(jī)組則需要的廠房跨度區(qū)間為30~33m,總體要求較大空間,建設(shè)成本較高。經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計,更換使用100MW的高壓機(jī)組,跨度縮小了3m,改為27m,減小廠房的面積,緩解了場地限制的問題,還能節(jié)省近200萬元的建設(shè)成本和管道安裝費(fèi)用。在廠房高度優(yōu)化設(shè)計上,該發(fā)電廠根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),高加設(shè)備的使用頻率較低,且需要以加高汽機(jī)房為代價,如果替換為卷揚(yáng)機(jī)附帶20T的小鉤來進(jìn)行維修起吊等操作,同樣可以保證汽機(jī)房的正常運(yùn)轉(zhuǎn),還能減少汽機(jī)房的高度,縮小整個汽機(jī)房的面積和高度,從而降低建設(shè)成本。因此經(jīng)過精確計算設(shè)計,該汽機(jī)房由原來的設(shè)計高度24.1m降為22.45m[2]。
3.2熱力系統(tǒng)的設(shè)計改造
熱力系統(tǒng)主要包括回?zé)嵯到y(tǒng)、加熱器疏水系統(tǒng)、加熱器空氣系統(tǒng)以及汽封系統(tǒng)。首先,回?zé)嵯到y(tǒng)屬于整個系統(tǒng)中最重要的部分,汽輪機(jī)主要就是依靠回?zé)嵫h(huán)功能來進(jìn)行生產(chǎn)制造,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益。該發(fā)電廠通過對回?zé)嵯到y(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計,選擇了“兩高四低一除氧”的安裝方式,即兩級高壓加熱器和蒸汽冷卻器、四級低壓加熱器、一級除氧和疏水冷卻器,通過實(shí)際運(yùn)用檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn),該系統(tǒng)不但耗能低,每年能節(jié)省19.38萬元的耗能費(fèi)用,還能高度適應(yīng)啟停調(diào)峰,解決了原設(shè)計中存在的問題缺陷。加熱器在疏水管道上需要安裝一種調(diào)節(jié)疏水流量的裝置,通常采用浮球式液位調(diào)節(jié)器或者電動式液位調(diào)節(jié)器這兩種控制方式。經(jīng)過大量的應(yīng)用發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)的液位調(diào)節(jié)器經(jīng)過長時間的使用操作,容易被磨損腐蝕,產(chǎn)生液位失控、卡澀等現(xiàn)象,導(dǎo)致調(diào)節(jié)器性能變差,嚴(yán)重影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。為了解決這一難題,該發(fā)電廠在加熱器疏水系統(tǒng)的設(shè)計上,通常選用汽液兩相流自調(diào)節(jié)水位調(diào)節(jié)器,這是一種新型設(shè)備,通過采集液相信號和氣相信號,獲得阻攔疏水的效果。它的制作技術(shù)先進(jìn),能準(zhǔn)確控制水位且運(yùn)行維護(hù)方便,耗能低、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng),具有極佳的性能。汽液兩相流自調(diào)節(jié)水位調(diào)節(jié)器擯棄了傳統(tǒng)液位控制器的缺點(diǎn),是近年來被普遍推廣的新型設(shè)備。在對加熱器空氣系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計改造的時候,該發(fā)電廠從系統(tǒng)的管路設(shè)計方面出發(fā),以提升換熱效果為主要目的來進(jìn)行優(yōu)化。該廠先分析了一般的加熱器空氣系統(tǒng)的缺陷:主要是用一根母管合并連接所有空氣管路,這在實(shí)際工作中就會因壓力的不同而導(dǎo)致一部分本級蒸汽流入低一級抽汽中,高壓抽汽排斥低壓抽汽,進(jìn)而導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不暢,再以解決這一缺陷為重點(diǎn),優(yōu)化設(shè)計空氣管路,將高壓抽汽系統(tǒng)和低壓抽汽系統(tǒng)分別接入凝汽器,單獨(dú)的管路防止排擠現(xiàn)象的發(fā)生,從而提高了加熱器的換熱效果。汽封系統(tǒng)的漏氣現(xiàn)象在一些發(fā)電廠普遍存在,這是由于汽封的冷卻器設(shè)備與抽汽口之間壓差偏小,導(dǎo)致抽汽管在高速度的情況下更難以實(shí)現(xiàn)自如流動,抽汽口壓力升高,出現(xiàn)蒸汽外漏現(xiàn)象,不但會被軸承箱吸收,影響油質(zhì),引發(fā)安全問題,而且導(dǎo)致大量的能量損失。針對這種情況,該發(fā)電廠采用了加大汽管徑的方式,降低抽汽管的流動速度,弱化對流動的抵抗力,避免汽封系統(tǒng)出現(xiàn)外漏的情況[3]。
3.3燃燒制粉系統(tǒng)的設(shè)計改造
汽輪機(jī)機(jī)組中鍋爐主要影響機(jī)組的最小載荷,材料燃燒不穩(wěn)定時又會對鍋爐運(yùn)行產(chǎn)生負(fù)面影響,這是由于低載荷時鍋爐溫度下降,煤粉起火難,火焰不好控制,如果操作失誤,容易帶來安全事故。所以在對燃燒制粉系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化時,首先需要考慮燃燒煤的穩(wěn)定性。該發(fā)電廠選擇的是雙通道自穩(wěn)式燃燒器,通過高溫?zé)煔饣亓鲄^(qū)來為煤粉氣流提供熱源,形成穩(wěn)定的煤粉燃燒狀態(tài)。這種自穩(wěn)式燃燒器還可適應(yīng)多種類型的煤粉,有效解決了低負(fù)荷狀態(tài)下煤粉燃燒不穩(wěn)定的問題。為了實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)降耗環(huán)保目標(biāo),提升運(yùn)行效率,該發(fā)電廠在制粉管道系統(tǒng)中選擇使用新型鎖氣器,它具有密封性好、調(diào)節(jié)能力強(qiáng)的優(yōu)勢,在防止粉塵泄露方面效果明顯,具有節(jié)能環(huán)保功效。落粉交叉管的改造設(shè)計可以降低磨煤機(jī)的啟動停止頻率,它安裝在兩個細(xì)粉分離器之間,可以減小輸粉機(jī)的尺寸,不僅降低了資金投入,還具有節(jié)能作用。當(dāng)原材料品質(zhì)不佳時,材料中的雜質(zhì)可能會損傷設(shè)備,產(chǎn)生磨損的情況。在對防磨技術(shù)優(yōu)化設(shè)計時,通常測試各種關(guān)鍵制粉管道,采用性能優(yōu)良的新型材料可以增加管道的綜合性能。該發(fā)電廠通過在管道粘貼耐磨陶瓷,提升其耐用性。傳統(tǒng)的送粉管道通常采用雙托板混合器,這種混合器容易造成粉質(zhì)混合不均,會增加能耗,不符合節(jié)能環(huán)保要求。該發(fā)電廠對送粉管道進(jìn)行設(shè)計改造,選擇了一種新型混合器,給粉均勻,沒有托粉現(xiàn)象,加強(qiáng)送粉管道的經(jīng)濟(jì)性和節(jié)能。
4結(jié)束語
發(fā)電廠技術(shù)改造工程涉及的內(nèi)容廣泛、專業(yè)性高,特別是其中的熱機(jī)專業(yè)優(yōu)化設(shè)計,需要考慮多方面的因素,對熱機(jī)工作中各個環(huán)節(jié)進(jìn)行技術(shù)改造,多角度、全面推動發(fā)電廠的進(jìn)步。
參考文獻(xiàn)
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作者:吉威寧 焦靈燕 單位:內(nèi)蒙古電力勘測設(shè)計院有限責(zé)任公司