摘要：针对目前火力发电厂燃油系统供油泵运行中存在的耗能大问题，通过在燃油系统中加装蓄能稳压装置，对供油泵运行方式进行改造，保证燃油系统可靠运行的同时，可实现节能降耗。
关键词：火力发电厂；燃油系统；蓄能稳压；节能降耗
引言
火力发电厂燃油系统运行特性要求燃油压力稳定在一定范围内，目前电站锅炉燃油系统运行方式为通过供油泵连续运行，将从油库来的燃油加压送至炉前燃油母管，油枪投运前打开阀门充油，油枪不投运时，油泵仍然一直运行，以保证燃油系统压力维持在设定值。
该运行方式因供油泵的长期连续运行，造成电能的极大浪费，也增加了检修维护量；油一直在系统中循环，加剧乳化；夏季运行中，还造成燃油温度升高，需燃油冷却系统投运，造成冷却水的额外消耗。
1.设备概述
大唐陕西发电有限公司渭河热电厂两台300MW新建机组，燃油系统压力需维持在2.2Mpa-4.5Mpa之间，该厂采用三台额定功率为90KW的供油泵，供油泵参数见表1，其系统见图1。
图1 燃油系统示意图
原设计采用两运一备的运行方式保持油压，运行两年后，改变运行方式为一运两备，使该系统达到较为经济的运行方式，但还有一台泵长期连续运行。
表1 供油泵参数
2.存在的问题
原燃油系统的运行方式要求供油泵要长周期不间断运行，即使在不投油枪的情况下，供油泵仍不能停运，以保证系统压力。该设计运行方式主要存在以下问题：
（1）油泵长期运行造成厂用电的大量消耗，不利于节能降耗。以该电厂单台泵运行方式计算，单台供油泵功率90KW，每年所耗电量为90Kw×24h×365天=777600Kw.h；
（2）供油泵长期连续运行会出现轴承、轴瓦磨损，转子与泵体部分磨损，机械密封泄漏。一旦设备运行不正常，将严重影响安全生产，同时也增加了检修面的工作量；
（3）油泵泵体或机械密封泄漏，不仅造成燃油浪费，同时污染环境；
（4）燃油在系统中连续循环，夏季油系统及油罐温度过高，需要消耗大量燃油冷却水，提高了水耗。以该厂为例，燃油温度超过45℃时即需要投入回油冷却器冷却。冷却水每小时消耗约25m3，每年投用冷却水时间约5个月，则每年机组消耗冷却水约25 m3/h×24h×30天×5=90000 m3；
（5）燃油在系统中连续循环，因油的乳化造成油品的污染，形成浪费。
3 蓄能器稳压装置的基本特性
3.1气囊式蓄能器的工作原理
气囊式蓄能器的工作原理建立在波义耳定律的基础上。使用时首先向蓄能器充入预定压力的空气或氮气，当外部系统的压力超过蓄能器的压力时，油液压缩气体充入蓄能器，当外部系统的压力低于蓄能器的压力时，蓄能器中的油在压缩气体的作用下流向外部系统。气囊式蓄能器由耐压壳体、弹性气囊、充气阀、提升阀、油口等组成。提升阀的作用是防止油液排尽后气囊挤出容器之外。设计允许的最大压力比为4：1（最大压比为最高工作压力与预充气压力之比）。气囊式蓄能器容积较大，反应灵敏，不易漏气，没有油气混杂的可能［1］。
3.2 气囊蓄能器选型计算
该厂燃油系统单台炉单层油枪需油约为139L/min，计算方法如下：
单只油枪出力为1750kg/h，单层油枪数量为4台，柴油密度为0.84 kg/L，则有：
1750 kg/h×4×1h÷60min÷0.84 kg/L =139 L/min
为保证油泵停运时单台炉单层油枪至少2分钟用油。则总油量为：
139 L/min×2min=278L
采用4个蓄能器，则2min内每个蓄能器需排出排油量为：
278L/4=69.5L
选用最大供油量为70L的蓄能器4组进行串连，可以保证瞬间为油枪提供280L用油［2］。
3.3气囊蓄能器材料选用
柴油不同于纯度较高的液压油，它是一种很复杂的混合物，故腐蚀性较强。其腐蚀性主要来自：柴油的主要成分是含9到18个碳原子的链烷、环烷或芳烃，它们有一定腐蚀性；而且柴油中的杂质（比如羧酸、羰基化合物、腐蚀性无机物等），也加剧了柴油的腐蚀性。
蓄能器的气囊一般用丁基橡胶、氟橡胶或硅橡胶制作。丁基橡胶有良好的耐候性、耐臭氧性、气密性、耐极性溶剂，主要用于内胎、硫化胶囊、屋面材料、电线护套、门窗嵌条、蒸气胶管、耐热输送带等橡胶件；而硅橡胶具有耐热性、耐寒性及耐油性好，可用于具有一定纯度的浅色制品，也用来制作轴封、垫圈、油封、工业胶辊、减震橡胶、绝缘制品、医用制品、腻子、灌封材料等橡胶制品；氟橡胶具有最佳的耐热和耐化学药品性，用于火箭、导弹中所需的材料、耐油、耐化学药品生的轴封、化工厂用的耐腐蚀性的轴封、隔膜、罐槽衬里、胶管、泵等橡胶制品。
综上所述，选用氟橡胶作为蓄能器气囊的制作材料。
4 蓄能稳压装置在燃油系统中的应用
该厂系统改造通过在原供三台供油泵出口母管上加装旁路，旁路系统中安装蓄能器组。在正常运行时停运供油泵，关闭油系统中的回油阀，使蓄能罐、供油管道及炉前燃油系统中保持设计供油压力。在系统压力降低时启动供油泵，以备在锅炉需要投油时该系统能够可靠运行。
具体实施为在锅炉零米供油管道前引出旁路管，在旁路管道中加装4组蓄能器，并在蓄能器组加装隔离阀门，在蓄能器组上装设两套压力变送器，将系统压力送入控制系统。燃油蓄能装置串连于供油系统管道中，蓄能器进出口装有压力变送器、球阀（该阀门常开，作为隔离系统用）。当燃油系统中压力低于系统需求的设定下限值时（该厂为2.2Mpa），通过压力变送器将信号传送至机组DCS控制系统，系统控制开启供油电动门、供油泵，提升系统压力。当压力升至系统需求的设定上限值时（该厂为4.5Mpa），通过压力变送器传输的压力信号，DCS系统控制停运供油泵、关闭供油电动门。回油系统中回油电动门为常关。改造后燃油系统示意图见图2.
图2 改造后燃油系统示意图
5 运行效果
改造后，蓄能器组可保证单台炉单层油枪投运时2min用油，当油枪不投运时，可保证系统压力保持在设定范围内48h以上，并且当系统压力不足时，启动供油泵后5min之内可将油压提升至设定范围内。由此可以大大减少供油泵的运行时间，从而达到节能降耗的目的。具体效果如下：
（1）单台供油泵功率90KW，全年至少一台泵连续运行，年耗电量为90Kw×24h×365天=777600Kw.h。改造后供油泵年投运约100h，所需电量为90Kw×100h=9000Kw.h，由此改造后每年可节省用电约777600-9000=768600Kw.h；
（2）改造后由于解决了燃油长期循环运行造成的油系统及油罐温度高的问题，年可节约冷却水90000 m3；
（3）供油泵可以长时间停运，大大降低了泵轴承与轴瓦，转子与泵体之间的磨损，机械密封泄漏问题几乎不会发生，提高了设备运行安全性，保证了安全生产；
（4）大大降低了油泵泵体或机械密封泄漏，减少燃油浪费及因燃油泄漏造成的环境污染；
（5）降低了因燃油在系统中连续循环，形成油的乳化造成燃油的污染及浪费。
6 结语
针对目前火力发电厂燃油系统供油泵运行中存在的耗能大问题，通过研究分析，在燃油系统中加装蓄能稳压装置，对供油泵运行方式进行改造，在某2×300MW机组经过两年以上长周期运行验证，不仅能够保证燃油系统可靠运行，还可节约厂用电及降低水耗。同时其改造方式简单，对发电机组的安全稳定运行不会造成影响，符合现代化电力企业发展的需求。
参考文献：
［1］张路军，李继志，顾心怿，潘伟。蓄能器类型及应用综述［J］。机床与液压。2001（6）：5-7。
［2］范贵喜，刘春峰，任国龙，孙启龙，吴清平，顾航瞻，张洪友，姜德芳。气囊式蓄能器计算［J］。煤矿机械。2005（7）：18-19。
作者简介：杜小军（1985-），男，本科，工程师，主要从事锅炉技术管理工作。
论文作者:杜小军
论文发表刊物:《基层建设》2019年第21期
论文发表时间:2019/10/14
标签：蓄能器论文; 燃油论文; 油泵论文; 系统论文; 压力论文; 气囊论文; 冷却水论文; 《基层建设》2019年第21期论文;