摘要：在介绍火电机组冷端系统原理和影响因素的基础上，分析对其进行优化的分析方法，并以实例重点介绍综合成本煤耗法及最优运行模式。
关键词：火电机组；冷端系统；优化与控制
1引言
火电厂发电机组的冷端系统主要包括汽轮机低压缸的末级组、凝汽器、循环水泵、冷却塔、循环供水系统和抽真空系统等组成，主要分为冷却塔设备和凝汽器设备这两台换热设备，以及凝结水系统和循环水系统这两个系统，各设备之间都是相互关联，相互影响的。其中任一设备的运行参数偏离设计值，都会对冷端系统运行产生复杂的影响，进一步影响机组运行经济性。因此，冷端系统的优化是需针对整个系统，而非仅针对凝汽器、循环水泵等单一设备的优化。
2冷端系统运行影响因素分析
2.1火电机组冷端系统概述
火电机组的冷端系统工作原理为：凝汽器的空间分为汽侧空间和水侧空间，汽侧空间中的气体为汽轮机的排汽，而水侧空间中的水为循环水泵提供的冷却水，两者在凝汽器中进行热交换而排汽会被凝结为水，并排出不凝结的气体，所以在此过程中气体的体积缩小，凝汽器内的压力会逐渐低于大气压而形成真空，此时外部的空气会渗入凝汽器中，加上不凝结的气体反而会使凝汽器中的压力逐渐升高，所以需要通过抽气设备来抽取渗入的空气和排出的不凝结气体以保持其内部真空。所以可以看出火电机组冷端系统的主要作用有：维持汽轮机排气口的真空度，提高循环热效率；释放汽轮机末级排汽的汽化潜热并送至锅炉循环使用；蓄水作用，并环节机组流量的变化，确保系统稳定；去除凝结水中的溶解气体，对设备起到保护作用[1]。
2.2冷端系统运行影响因素
对于火电机组的冷端系统来说，凝汽器的压力是其最重要的经济指标，凝汽器的压力过高不仅会增加机组的热耗率，而且还会增加汽轮机的排汽温度，造成汽轮机低压缸等部件发生膨胀变形、轴承偏移、机组振动等问题，降低机组运行的安全和稳定性。正如上文所述，蒸汽器中的压力是凝汽器汽侧蒸汽凝结温度对应的饱和压力，包括蒸汽
以某机组为例进行试验，结合别尔曼经验公式和试验数据，得出这几种因素对凝汽器压力的影响如下：一是凝汽器压力随循环水的入口温度的升高而升高，且凝汽器压力升高速度要大于入口温度的升高速度，二者的关系为幂函数关系；二是凝汽器压力随循环水流量的增加而降低，且凝汽器压力的下降速度要小于循环水流了的增加速度，二者的关系也为幂函数关系；三是凝汽器压力随汽轮机排汽量的增加而增加，凝汽器压力的增加速度随着汽轮机排汽量的增加变化不大，也是呈现出幂函数关系[2]。
3冷端系统优化分析
3.1传统分析法
此方法的最终目的提高机组的净功率值，由于改变水泵的组合方式使循环水量增加，同时凝汽器的压力会相应下降，汽轮机的发电功率增加，而循环水系统的功耗则相应增加，所以需要寻找一个平衡点，确保凝汽器的最佳压力，并达到机组的最佳经济性。机组的净功率
此方法综合考虑了煤价、热能能价和电价，并将供电煤耗率、厂用电率、标煤单价和电价4个指标按照自身的能价结合为一个统一的价格体系，从而可以合理地计算电厂利润，为优化冷端系统提供数据支持。
4冷端运行优化实例分析
以某火电机组为例，其额定功率为300MW，循环水系统为单元制运行，且1号循环泵为双转速运行，2号循环泵为单转速运行，通过变换不同的水泵组合方式可以得出四种不同的运行模式，分别为模式A为单泵低速，模式B为单泵高速，模式C为一高一低，模式D为双泵高速运行模式。本文以综合成本煤耗法对其循环水系统进行优化，得出最佳凝汽压力的组合方式。
根据综合成本煤耗法原理，在循环水入口温度相同时，应取煤耗最低的循环水泵组合模式，即该工况下机组应分别在：0~9℃采用一台泵低速运行方式；10~19℃采用一台泵高速运行方式；20~31℃采用一台高速泵与一台低速泵并联运行的方式；32℃及以上采用两台高速泵并联运行的方式。并得出不同符合下循环水系统的最优运行模式，将表4.2所示。
本文限于篇幅原因不详细介绍其余两种方法的具体过程，根据试验结果表明，传统分析法与综合成本煤耗法相比，切换循泵组合方式时对应的温度偏低。综合成本煤耗法寻求的是利润最大值，在循环水系统优化时电厂一般以煤耗法的优化结果为准。
5结语
影响火电机组冷端系统的因素有很多，本文主要介绍了影响凝汽器压力的因素，并重点研究了综合成本煤耗法对此系统的优化方法，在今后的研究工作中可以重点研究汽轮机各个缸的效率变化对设备性能的影响，更精确地对系统进行优化。
参考文献：
[1] 王建刚.火电机组冷端系统运行优化的研究[D].上海:上海电力学院,2015
[2] 王玮.火电机组冷端系统建模与技能优化研究[D].北京:华北电力大学,2011
论文作者:王新雷
论文发表刊物:《电力设备》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/20
标签：凝汽器论文; 机组论文; 煤耗论文; 系统论文; 火电论文; 汽轮机论文; 压力论文; 《电力设备》2017年第25期论文;