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[摘 要]热力发电厂最大的能量损失在冷端系统，本文通过对东汽600MW级机组冷端系统的各个设备性能进行分析，并进行各种优化与改进，使冷端系统达到最优状态，大大提高机组的经济性。
[关键词]热力系统 冷端 真空严密性 凝汽器端差 冷水塔
中图分类号：TK264.11 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）45-0122-02
引言
在热力发电厂中，最大的能量损失在冷端系统，其性能好坏对机组的经济性影响非常大，而很多电厂的冷端系统与设计工况点相差甚远，存在很大的节能空间。本文通过对我司两台机组冷端系统的各个设备性能技术分析，并进行各种优化与改进，充分展现利用冷端系统各个设备的性能，使机组达到最佳经济运行状态，节能效果显著。
1 汽轮机冷端系统各设备的主要技术规范
1.1 凝汽器
凝汽器型号为N-38000-1，东方汽轮机厂生产，主要性能参数如下：
冷却面积：38000m2；冷却水设计进口温度：21.7℃；冷却水设计流量：71748m3/h；
设计背压：5.2 kPa（a） [LP/HP 4.6/5.8 kPa（a）]
1.2 循环水泵
循环水泵采用长沙水泵的立式斜流泵，泵型号； 88LKXA-26；型式：湿井式、固定叶片、转子可抽式、立式斜流泵；立式并列布置；单基础支撑；流量：10.8 m3/s；扬程：26.0 m；转速：370 r/min；泵的效率：88.0%；轴功率：3130.3kW。
循环水系统采用带冷却塔的二次循环水系统，扩大单元制（双机供水系统之间采用联络管系统，联络管管径为φ2000mm）
1.3 冷水塔
冷水塔面积为9000m2，自然通风，循环水干管管径为φ3000mm，设计循环水流量为18m3/s；带十字挡风墙。
淋水填料波型为双S波，其组装高度为0.8m、1.0m、1.2m，由塔中心向外分别布置。喷溅装置采用西安院技术的TP-Ⅱ型喷嘴组，与配水管联接采用耳边接头，材质为ABS工程塑料。塔芯最上方加一PVC除水器。
1.4 水环真空泵
水环真空泵采用广东佛山水泵厂的产品，型号是改进型2BW4353-OEK4，出力（4.635Kpa（a）/11.3KPa（a））：64/150 kg/h；转速：590 r/min；无大气喷射器抽真空系统采用串联式，每台机组配备三台真空泵，设计是两用一备。
2 冷端设备性能分析及改进思路
冷端设备性能最重要的指标有两个：一是凝汽器的真空，另一个指标是循环水泵电耗。另外从热力系统角度考虑凝结水过冷度也是一个重要经济性指标。要想获得最佳真空，主要措施是降低循环水温度和降低凝汽器端差。对于循环水泵电耗，主要是考虑循环水泵经济调度运行。
在设计阶段，凝汽器面积为38000m2，而常规600MW级机组的凝汽器面积只有36000m2，在日常运行中经济效益得到明显体现，凝汽器真空比常规36000m2的凝汽器要好0.2～0.3KPa。
为了降低凝汽器端差，我们采取了一系列技术措施：定期采用高压大流量清洗方式清洗凝汽器换热管；提高凝汽器真空严密性；严格控制循环水水质；胶球系统24小时不间断地投入运行；增加主机水环真空泵的出力等。
降低循环水温度主要提高冷水塔性能，为此我们也采取了一系列的措施：在填料与水泥支撑梁之间增加一个玻璃钢托架；控制水塔进水水质；定期清理水塔沉积物；定期检查填料喷嘴等有无损坏；水塔流量是否分配均匀等。
为了降低循环水泵电耗，我们请西安院现场做试验，其提供了机组各负荷下和不同循环冷却水温度下循环水泵的最佳运行方式，并对循环水泵电机进行双速改造。
3 冷端系统优化方案与改进措施
3.1 凝汽器
每年停机检修期间请专业的清洗队伍对凝汽器进行高压大流量冲洗，清洗后凝汽器换热管内壁可见金属本色。这大大降低换热管的水侧传热热阻，降低了凝汽器端差。
为了降低汽侧传热热阻，我们采取措施提高凝汽器的真空严密性。在日常运行中，我们采用氦质谱检漏仪，对容易漏空的地方进行定期检查，如：小机排汽管的人孔门、防爆门；小机缸体下部的轴封回汽管法兰。在停机检修期间，对凝汽器进行灌水查漏，查找到的漏点进行及时处理。经过近一年的努力，两台机组的真空严密性一直在100Pa/min以下，这在很大程度上降低汽侧传热热阻，从而降低了凝汽器端差
化学人员对循环水水质进行严格控制，合理使用阻垢剂，保证了凝汽器换热管不结垢，并合理杀菌，减少换热管内壁的泥垢和微生物产生，以降低凝汽器端差。
另外，胶球系统24小时不间断运行。胶球采用上海达极的中硬度球，每月定期补换新球，这能很好的清除凝汽器换热管内壁的泥垢。大大降低凝汽器水侧传热热阻，从而降低端差。
为了保证凝汽器凝结水过冷度尽可能的小，凡是进入凝汽器的各种疏水严格按系统设计走管路，进入凝汽器的接口全部位于热井水位以下，以充分利用疏水的热量，以此来降低凝结水过冷度，提高经济性。
3.2 水环真空泵
水环真空泵的主要功能是抽走凝汽器汽侧的不凝结气体，以此来达到降低汽侧传热热阻，从而降低凝汽器端差的目的。所以水环真空泵的抽气能力是较为重要的参数。为了增加真空泵的抽气能力，对水环真空泵进行冷却水改造，增加了一路中央空调的冷冻水，大大提高了真空泵的抽吸能力。另外，不配备大气喷射器也保证了真空系统的抽吸能力。
3.3 冷水塔
2009年8月份我们请专业的科研单位做冷却塔性能试验，经过计算发现冷却幅高比设计值大2℃左右，分析主要原因是当时的循环水水质差造成的。冷水塔原设计时填料直接放在小水泥支撑梁上，而此小水泥梁宽度达80mm，其截面积达约1200m2，而整个冷水塔冷却通风冷却面积才9000m2，在水质差时小水泥支撑梁上积满了污泥杂物等，完全不通风，整个塔的通风受阻现象较为严重。为此在水泥支撑梁上安放玻璃钢托架，托架之上再放填料，这样增加冷却塔的通风冷却面积。
化学运行人员严格控制水塔进水水质，在夏季时水源地浑水时采取临时预案，加强反应沉淀池的加药与排污，保证水塔进水浊度，另外增加反渗透补水量，以保证循环水水质要求。
每年大小修时，安排人员清理水塔沉积物，彻底清理水塔水池所有的杂物，并清理前池流道。并安排填料厂家技术人员全面检查填料、喷嘴等有无损坏，并及时处理更换。日常运行中定期检查冷水塔流量是否分配均匀，并在停机时调整配水管。
3.4 循环水泵
根据试验结果，2010年年底请上海电机厂家对循环水泵电动进行改造，改造后循环水泵可实现两种转速：370r/min和330r/min，日常运行时采用科研单位提供的循环水泵节能调度方式运行。
4 优化与改进后的效果
经过以上一系列全面改进，两台机组的冷端系统性能得到了大大改进。循环水泵电量也大大降低。
下图是#1机组2010年7月份的真空与端差：
注：2010年7月份平均端差为3.04℃，凝汽器真空为8.8KPa。
下图是2011年7月份的真空与端差：
注：2011年7月份平均端差为2.61℃，凝汽器真空为8.6KPa。
循环水泵经过双速改造和优化运行方式改进后，凝汽器真空并没有影响经济性的情况下，循环水泵平均每年节约电量约700万度电。
5 结束语
通过冷端系统一系列的改进与优化，并以西安院试验与计算结果来执行循环水泵的运行方式。凝汽器端差较以前降低了0.43℃，从而使发电煤耗降低0.65克标煤/度电，而年发电量71亿度电算，每年可节约4600吨标煤。经过循环水泵双速改，循环水水泵每年可节约700万度电，给电厂带来巨大的经济。
阜阳华润电厂运行人员及计算机中心人员的大力支持
参考文献
[1] 参考文献内容：《火力发电厂设计技术规程》DL 5000—2000版
[2] 参考文献内容：《N600-24.2/538/566 型汽轮机运行说明书》东 方 汽 轮 机 厂D600C-000106ASM
[3] 参考文献内容：《1、2号机组集控运行规程》阜阳华润电力有限公司CPRFY/A.4.4/09—001
[关键词]热力系统 冷端 真空严密性 凝汽器端差 冷水塔
中图分类号：TK264.11 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）45-0122-02
引言
在热力发电厂中，最大的能量损失在冷端系统，其性能好坏对机组的经济性影响非常大，而很多电厂的冷端系统与设计工况点相差甚远，存在很大的节能空间。本文通过对我司两台机组冷端系统的各个设备性能技术分析，并进行各种优化与改进，充分展现利用冷端系统各个设备的性能，使机组达到最佳经济运行状态，节能效果显著。
1 汽轮机冷端系统各设备的主要技术规范
1.1 凝汽器
凝汽器型号为N-38000-1，东方汽轮机厂生产，主要性能参数如下：
冷却面积：38000m2；冷却水设计进口温度：21.7℃；冷却水设计流量：71748m3/h；
设计背压：5.2 kPa（a） [LP/HP 4.6/5.8 kPa（a）]
1.2 循环水泵
循环水泵采用长沙水泵的立式斜流泵，泵型号； 88LKXA-26；型式：湿井式、固定叶片、转子可抽式、立式斜流泵；立式并列布置；单基础支撑；流量：10.8 m3/s；扬程：26.0 m；转速：370 r/min；泵的效率：88.0%；轴功率：3130.3kW。
循环水系统采用带冷却塔的二次循环水系统，扩大单元制（双机供水系统之间采用联络管系统，联络管管径为φ2000mm）
1.3 冷水塔
冷水塔面积为9000m2，自然通风，循环水干管管径为φ3000mm，设计循环水流量为18m3/s；带十字挡风墙。
淋水填料波型为双S波，其组装高度为0.8m、1.0m、1.2m，由塔中心向外分别布置。喷溅装置采用西安院技术的TP-Ⅱ型喷嘴组，与配水管联接采用耳边接头，材质为ABS工程塑料。塔芯最上方加一PVC除水器。
1.4 水环真空泵
水环真空泵采用广东佛山水泵厂的产品，型号是改进型2BW4353-OEK4，出力（4.635Kpa（a）/11.3KPa（a））：64/150 kg/h；转速：590 r/min；无大气喷射器抽真空系统采用串联式，每台机组配备三台真空泵，设计是两用一备。
2 冷端设备性能分析及改进思路
冷端设备性能最重要的指标有两个：一是凝汽器的真空，另一个指标是循环水泵电耗。另外从热力系统角度考虑凝结水过冷度也是一个重要经济性指标。要想获得最佳真空，主要措施是降低循环水温度和降低凝汽器端差。对于循环水泵电耗，主要是考虑循环水泵经济调度运行。
在设计阶段，凝汽器面积为38000m2，而常规600MW级机组的凝汽器面积只有36000m2，在日常运行中经济效益得到明显体现，凝汽器真空比常规36000m2的凝汽器要好0.2～0.3KPa。
为了降低凝汽器端差，我们采取了一系列技术措施：定期采用高压大流量清洗方式清洗凝汽器换热管；提高凝汽器真空严密性；严格控制循环水水质；胶球系统24小时不间断地投入运行；增加主机水环真空泵的出力等。
降低循环水温度主要提高冷水塔性能，为此我们也采取了一系列的措施：在填料与水泥支撑梁之间增加一个玻璃钢托架；控制水塔进水水质；定期清理水塔沉积物；定期检查填料喷嘴等有无损坏；水塔流量是否分配均匀等。
为了降低循环水泵电耗，我们请西安院现场做试验，其提供了机组各负荷下和不同循环冷却水温度下循环水泵的最佳运行方式，并对循环水泵电机进行双速改造。
3 冷端系统优化方案与改进措施
3.1 凝汽器
每年停机检修期间请专业的清洗队伍对凝汽器进行高压大流量冲洗，清洗后凝汽器换热管内壁可见金属本色。这大大降低换热管的水侧传热热阻，降低了凝汽器端差。
为了降低汽侧传热热阻，我们采取措施提高凝汽器的真空严密性。在日常运行中，我们采用氦质谱检漏仪，对容易漏空的地方进行定期检查，如：小机排汽管的人孔门、防爆门；小机缸体下部的轴封回汽管法兰。在停机检修期间，对凝汽器进行灌水查漏，查找到的漏点进行及时处理。经过近一年的努力，两台机组的真空严密性一直在100Pa/min以下，这在很大程度上降低汽侧传热热阻，从而降低了凝汽器端差
化学人员对循环水水质进行严格控制，合理使用阻垢剂，保证了凝汽器换热管不结垢，并合理杀菌，减少换热管内壁的泥垢和微生物产生，以降低凝汽器端差。
另外，胶球系统24小时不间断运行。胶球采用上海达极的中硬度球，每月定期补换新球，这能很好的清除凝汽器换热管内壁的泥垢。大大降低凝汽器水侧传热热阻，从而降低端差。
为了保证凝汽器凝结水过冷度尽可能的小，凡是进入凝汽器的各种疏水严格按系统设计走管路，进入凝汽器的接口全部位于热井水位以下，以充分利用疏水的热量，以此来降低凝结水过冷度，提高经济性。
3.2 水环真空泵
水环真空泵的主要功能是抽走凝汽器汽侧的不凝结气体，以此来达到降低汽侧传热热阻，从而降低凝汽器端差的目的。所以水环真空泵的抽气能力是较为重要的参数。为了增加真空泵的抽气能力，对水环真空泵进行冷却水改造，增加了一路中央空调的冷冻水，大大提高了真空泵的抽吸能力。另外，不配备大气喷射器也保证了真空系统的抽吸能力。
3.3 冷水塔
2009年8月份我们请专业的科研单位做冷却塔性能试验，经过计算发现冷却幅高比设计值大2℃左右，分析主要原因是当时的循环水水质差造成的。冷水塔原设计时填料直接放在小水泥支撑梁上，而此小水泥梁宽度达80mm，其截面积达约1200m2，而整个冷水塔冷却通风冷却面积才9000m2，在水质差时小水泥支撑梁上积满了污泥杂物等，完全不通风，整个塔的通风受阻现象较为严重。为此在水泥支撑梁上安放玻璃钢托架，托架之上再放填料，这样增加冷却塔的通风冷却面积。
化学运行人员严格控制水塔进水水质，在夏季时水源地浑水时采取临时预案，加强反应沉淀池的加药与排污，保证水塔进水浊度，另外增加反渗透补水量，以保证循环水水质要求。
每年大小修时，安排人员清理水塔沉积物，彻底清理水塔水池所有的杂物，并清理前池流道。并安排填料厂家技术人员全面检查填料、喷嘴等有无损坏，并及时处理更换。日常运行中定期检查冷水塔流量是否分配均匀，并在停机时调整配水管。
3.4 循环水泵
根据试验结果，2010年年底请上海电机厂家对循环水泵电动进行改造，改造后循环水泵可实现两种转速：370r/min和330r/min，日常运行时采用科研单位提供的循环水泵节能调度方式运行。
4 优化与改进后的效果
经过以上一系列全面改进，两台机组的冷端系统性能得到了大大改进。循环水泵电量也大大降低。
下图是#1机组2010年7月份的真空与端差：
注：2010年7月份平均端差为3.04℃，凝汽器真空为8.8KPa。
下图是2011年7月份的真空与端差：
注：2011年7月份平均端差为2.61℃，凝汽器真空为8.6KPa。
循环水泵经过双速改造和优化运行方式改进后，凝汽器真空并没有影响经济性的情况下，循环水泵平均每年节约电量约700万度电。
5 结束语
通过冷端系统一系列的改进与优化，并以西安院试验与计算结果来执行循环水泵的运行方式。凝汽器端差较以前降低了0.43℃，从而使发电煤耗降低0.65克标煤/度电，而年发电量71亿度电算，每年可节约4600吨标煤。经过循环水泵双速改，循环水水泵每年可节约700万度电，给电厂带来巨大的经济。
阜阳华润电厂运行人员及计算机中心人员的大力支持
参考文献
[1] 参考文献内容：《火力发电厂设计技术规程》DL 5000—2000版
[2] 参考文献内容：《N600-24.2/538/566 型汽轮机运行说明书》东 方 汽 轮 机 厂D600C-000106ASM
[3] 参考文献内容：《1、2号机组集控运行规程》阜阳华润电力有限公司CPRFY/A.4.4/09—001