凝汽器真空.doc

第章 绪 论 1.1 课题背景与意义 凝汽器最佳真空的定义是增加循环水量使汽轮机电功率的增加值与循环水泵的耗电量增加值之间的差值达到最大时所对应的真空[1]。其值的大小也对电厂安全性和经济性有很大的影响。因此，无论是设计还是运行部门都希望寻找到凝汽器的最佳真空，以便减少设备投资、降低运行费用、提高汽轮机的运行经济水平。 保持凝汽器在最佳真空或接近最佳真空附近工作对汽轮发电机组具有十分重要的意义。在进汽温度不变的情况下汽轮机排温度每降低10℃，机组的热效率增加3.5%；在机组通常的背压范围内，凝汽器压力每改变1kPa时，汽轮机功率改变1%--2%，这在电厂可是相当可观的[2]。如果凝汽器真空过低，不仅会引起蒸汽在机组中的有效焓降减小，循环热效率下降，还会导致汽轮机排汽温度升高，排汽缸变形和轴承中心改变所引起的振动等故障。在实际中，凝汽器真空降低还存在许多危害。凝结水中含氧量增加，最高超过100%时，凝结水系统设备和管道被腐蚀产生的氧化铁进入锅炉，将会腐蚀水冷壁、过热器等设备和管道。与额定真空相比，凝汽器真空提高后，甩负荷时，调节系统的振荡次数、过渡时间减少，超调量减少，最大飞升转速升高，稳定转速提高[3]。 由上述可知提高凝汽器真空或使凝汽器在最佳真空值下运行对于电厂的意义。不仅仅是提高了热经济性和汽轮发电机组的运行安全性，还使电力行业能够在市场经济体制下更有竞争力[4]。它不仅能带来更好的效益，还为国家的节能减排尽了一份力。因此，凝汽器在最佳真空下运行是所有电力员工的奋斗目标。 1.2 国内外的研究现状 目前，已经有不少参考文献对凝汽器最佳真空的确定方法进行了讨论。在凝汽器的设计阶段，其最佳真空一般是在汽轮机热力特性一定的前提下，通过技术经济比较，确定凝汽器的真空、冷却面积和冷却水量的最佳值。常用的方法主要有“最大收益法”和“最低总年运行费用法”两种[5]。而在汽轮机的实际运行阶段，凝汽器的冷却面积已经确定，则最佳真空的选取是在某一确定的汽轮机负荷和冷却水温度的前提下，通过使汽轮机功率的增加值与冷却水泵消耗功率的增加值间的差值达到最大来确定最佳冷却水量，从而选择凝汽器的最佳真空。这一定义体现了几组热经济性最佳的原则[6]。在以原燃料价格和电价稳定的发输配电集中管理、运营时期，它一直在发电企业的运营实践中发挥着知道作用。 上述最佳真空的确定方法对于实现凝汽器投资及运行费用的优化起到了很重要的作用；但其最大的问题是在冷却水运行费用处理上只考虑到输送冷却水所消耗的冷却水泵电功率，而没有考虑到在利用冷却水的同时对水资源的消耗以及对河流或大气所造成的热污染情况。实际上，随着人们水资源保护及环境保护意识的提高，凝汽器所消耗的冷却水量以及向河流或大气所排放的热水(汽)量对水资源和环境的影响已经开始受到有关部门的重视，由此造成的经济损失已不容忽视。例如，某城市对取自河流的凝汽器冷却水所收的水资源管理费为每吨2分钱， 而排放入河流的热水每吨又收取热污染费1分钱。这样，该厂每利用1t冷却水就要消耗3分钱的费用，单对于1台200MW汽轮机，每年为此消耗达515万元左右。对于冷却水采用闭式循环的凝汽器，由于需要利用地下水作为冷却水的补充水, 而地下水的价格更高，有些城市达到0.68元/t，则相应的由于冷却水而造成的运行费用也相应提高。此外，冷却塔在对冷却水进行冷却的过程中，其排放出的水汽容易使当地路面或建筑物上结冰或使冷却却塔上部很大的空间范围内产生水雾或云，亦即冷却塔所排放的可见水汽实际上也是一种污染。在国外，已经开始对冷却塔所排放的可见水汽量进行限制。我国是联合国《气候变化框架公约》的签字国。因此，无论是凝汽器的设计还是运行阶段，其最佳真空的确定，都应该考虑到在利用冷却的同时对水资源的消耗和对河流或大气所造成的热污染情况，以及由此而产生的经济损失。这样，才能保证所选取的凝汽器真空是真正意义的最佳真空。但是，在电力市场环境下，发电企业成为只有持续盈利才能生存和发展的市场竞争者，对影响盈利的原燃料价格和上网电价的任何波动都十分敏感。然而，原燃料价格受市场供求关系影响起伏不定，上网电价因发电成本和竞价策略不同随时可变，但上述凝汽器最佳真空的定义并没有虑及这些因素对发电企业的盈利的影响[7]。 随着我国电力市场体制的逐步完善和竞价上网的全面展开，对汽轮机的运行经济性提出了更高的要求。其中，大容量汽轮机主要辅机的合理运行方式对汽轮机的经济性产生了很大的影响。在汽轮机的众多辅助设备中，当给水泵采用小汽轮机带动后，冷却水系统中的循环水泵成为耗电量最大的设备，约占汽轮发电机组发电量的1%--1.5%。这就要求汽轮机运行部门根据当时的汽轮机负荷和冷却水温度，及时调整冷却水系统的运行方式，调整循环水泵运行的台数，实现冷却水系统的优化运行，保持凝汽器在最佳真空下