發電廠技改工程熱機專業優化設計探析
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摘要:發電廠根據熱循環原理把各種機械、配件組合起來形成一套熱機系統。對它的合理運用可以體現發電廠在生產過程是否高效、環保，良好的熱機系統設計對發電廠的發展至關重要。本文通過研究熱機系統各個環節的設計改造工藝，來探索熱機系統技術改造對提升發電廠經濟效益和節能性的意義。
0引言
隨著技術的發展，工藝設計的進步，人們對發電廠中的熱機系統優化設計標準更高，老式的熱機系統由于設備陳舊、設計不完善，生產方式落后等原因，已不能適應一些發電廠的需求。良好的熱機運行系統可以大幅降低能源的損耗，提升機械設備的運行效率，減少意外事故的發生，對發電廠的平穩運作起到支持作用。
1關于發電廠技術優化的要求
工業的發展離不開技術的支持，隨著我國改革的深化，各個行業生產力水平穩步上升，運行效率也大大增加，這都需要完善的技術與之匹配，一些傳統的工藝技術已不能滿足先進生產力的發展需求，逐漸被淘汰。新型機械設備、新型原料以及先進技術層出不窮，給工業生產注入新鮮活力，增加了更多的可能性。在這樣的大趨勢下，發電行業也將技術改造工程作為重點項目，提倡將新型技術設備投入到發電廠的運營中。發電廠技術改造工程主要按照分析運行模式、注重節能降耗、提升人員技能這三方面的要求來實施，全面深化技術改造。第一，應先充分掌握發電廠的現有規模和運行模式，以擴大再生產、提高生產效率為原則，分析研究各種新型工藝技術對于發電廠的可行性和適用性，根據實際情況來系統、整體地制定技術改造計劃方案，保障發電廠技術改造工程在穩中求進。第二，為了緩解全球資源減少、大氣污染等嚴重問題，防止發電廠在生產過程中出現能源浪費，排放過量廢棄物破壞生態環境的現象，發電廠的技術改造應該加強對節能環保領域的探索，在發揮技術提高運行效率的同時，突顯新設計工藝在節能環保上的優勢，減少能源損耗，開發清潔發電方式。第三，伴隨本國電力工業的成長，發電廠自動化生產水準也在上升，這就需要專業人具有更高的素質、水平，技術改造工程需要專業的人員來設計實施。因此，發電領域對高素質的專業技術人才培養勢在必行。專業技術人員在實施技術改造項目前必須經過系統的培訓學習，了解我國電力發展行業的現狀和趨勢，提升對技術改造的分析判斷能力、事故處理能力等，為技術改造項目保駕護航。
2發電廠熱機技術改造原理及內涵
熱機系統是發電廠的核心生產部分。熱機專業優化設計與發電廠技術改造工程關系密切，對技改工程的實施具有促進作用。發電廠在開展熱機專業優化設計的時候，需要掌握一些基本信息，比如熱機的工作原理，熱機專業優化設計的具體內容，對存在的問題進行分析，進而按照標準對熱機專業進行科學合理的設計，滿足技術改造工程的現實要求。
2.1熱機的工作原理
熱機的工作機理是靠能量的相互轉換。例如在火電廠的實際生產中，燃燒燃料將熱水轉化成溫度和壓力都較高的水蒸氣，助力汽輪機旋轉做功，進而帶動電機轉動，實現內能到機械能再到電能之間的轉換。燃料燃燒釋放的熱能與通過做功獲得的機械能兩者之間的比率，屬于衡量熱機性能的主要參數，也是發電廠熱機專業優化設計的重要研究方向。但除了要考慮、衡量熱機的工作性能，還要判斷是否會對環境造成危害，提升其環保功能［1］。
2.2熱機專業優化設計的主要內容
隨著電子技術出現在生活的各個方面，人們的用電需求逐漸增大。發電行業發展迅速，新的發電方式也開始在現實生產中使用。雖然有一些新能源的產生，且在發電領域取得了一定成效，但我國還是以燃煤的火力發電為主要手段。因此利用燃燒煤來進行發電的方法在電力行業有著舉足輕重的作用，對燃煤發電熱力系統的研究是十分必要的，當然也包括研究技術改造的基礎內容及提高熱機經濟效能的可行技術。在發電廠熱機專業設計過程中，從它的實用性和技術性著手，依照熱量平衡定律，用數學工具來羅列解決問題，可以更加直觀、清晰地反映熱機系統的有關技術因素，再結合多方面的情況，比如電廠方位的布局、原有熱機系統的性能，發電廠實際運行模式等，通過綜合考量來進行技術改造，從而降低耗能，促使熱機工作達到事半功倍的效果。
3熱機專業設計改造中涉及的重要技術
發電廠熱力改造工程中的重要環節在于優化設計熱力系統、燃燒制粉系統、以及對相應廠房的改造。本文采用某發電廠的實例，分析它在工藝優化上采取的措施，通過對其新增供熱設備的研究，探討熱力改造工程中的關鍵技術。
3.1廠房的設計改造
對于發電廠汽機車間的設計改造項目，應從車間面積結構來入手，涉及到對其高度和跨度的改造。廠房的跨度，通俗來說，就是在廠房結構方面，兩排立柱之間的距離。在本文的案例中，發電廠原定汽機房設計跨度為30m，這是由于原定機組為200MW，回熱系統內包含的設備較多，相應的需要加設安全閥排氣管等各種功能的管道。為了配合這套機組則需要的廠房跨度區間為30～33m，總體要求較大空間，建設成本較高。經過優化設計，更換使用100MW的高壓機組，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，還能節省近200萬元的建設成本和管道安裝費用。在廠房高度優化設計上，該發電廠根據實際生產經驗發現，高加設備的使用頻率較低，且需要以加高汽機房為代價，如果替換為卷揚機附帶20T的小鉤來進行維修起吊等操作，同樣可以保證汽機房的正常運轉，還能減少汽機房的高度，縮小整個汽機房的面積和高度，從而降低建設成本。因此經過精確計算設計，該汽機房由原來的設計高度24.1m降為22.45m［2］。
3.2熱力系統的設計改造
熱力系統主要包括回熱系統、加熱器疏水系統、加熱器空氣系統以及汽封系統。首先，回熱系統屬于整個系統中最重要的部分，汽輪機主要就是依靠回熱循環功能來進行生產制造，實現經濟效益。該發電廠通過對回熱系統的優化設計，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，通過實際運用檢驗發現，該系統不但耗能低，每年能節省19.38萬元的耗能費用，還能高度適應啟停調峰，解決了原設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節疏水流量的裝置，通常采用浮球式液位調節器或者電動式液位調節器這兩種控制方式。經過大量的應用發現，傳統的液位調節器經過長時間的使用操作，容易被磨損腐蝕，產生液位失控、卡澀等現象，導致調節器性能變差，嚴重影響系統的正常運行。為了解決這一難題，該發電廠在加熱器疏水系統的設計上，通常選用汽液兩相流自調節水位調節器，這是一種新型設備，通過采集液相信號和氣相信號，獲得阻攔疏水的效果。它的制作技術先進，能準確控制水位且運行維護方便，耗能低、經濟性強，具有極佳的性能。汽液兩相流自調節水位調節器擯棄了傳統液位控制器的缺點，是近年來被普遍推廣的新型設備。在對加熱器空氣系統進行設計改造的時候，該發電廠從系統的管路設計方面出發，以提升換熱效果為主要目的來進行優化。該廠先分析了一般的加熱器空氣系統的缺陷:主要是用一根母管合并連接所有空氣管路，這在實際工作中就會因壓力的不同而導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，進而導致系統運行不暢，再以解決這一缺陷為重點，優化設計空氣管路，將高壓抽汽系統和低壓抽汽系統分別接入凝汽器，單獨的管路防止排擠現象的發生，從而提高了加熱器的換熱效果。汽封系統的漏氣現象在一些發電廠普遍存在，這是由于汽封的冷卻器設備與抽汽口之間壓差偏小，導致抽汽管在高速度的情況下更難以實現自如流動，抽汽口壓力升高，出現蒸汽外漏現象，不但會被軸承箱吸收，影響油質，引發安全問題，而且導致大量的能量損失。針對這種情況，該發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，避免汽封系統出現外漏的情況［3］。
3.3燃燒制粉系統的設計改造
汽輪機機組中鍋爐主要影響機組的最小載荷，材料燃燒不穩定時又會對鍋爐運行產生負面影響，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設計優化時，首先需要考慮燃燒煤的穩定性。該發電廠選擇的是雙通道自穩式燃燒器，通過高溫煙氣回流區來為煤粉氣流提供熱源，形成穩定的煤粉燃燒狀態。這種自穩式燃燒器還可適應多種類型的煤粉，有效解決了低負荷狀態下煤粉燃燒不穩定的問題。為了實現電力系統降耗環保目標，提升運行效率，該發電廠在制粉管道系統中選擇使用新型鎖氣器，它具有密封性好、調節能力強的優勢，在防止粉塵泄露方面效果明顯，具有節能環保功效。落粉交叉管的改造設計可以降低磨煤機的啟動停止頻率，它安裝在兩個細粉分離器之間，可以減小輸粉機的尺寸，不僅降低了資金投入，還具有節能作用。當原材料品質不佳時，材料中的雜質可能會損傷設備，產生磨損的情況。在對防磨技術優化設計時，通常測試各種關鍵制粉管道，采用性能優良的新型材料可以增加管道的綜合性能。該發電廠通過在管道粘貼耐磨陶瓷，提升其耐用性。傳統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混合不均，會增加能耗，不符合節能環保要求。該發電廠對送粉管道進行設計改造，選擇了一種新型混合器，給粉均勻，沒有托粉現象，加強送粉管道的經濟性和節能。
4結束語
發電廠技術改造工程涉及的內容廣泛、專業性高，特別是其中的熱機專業優化設計，需要考慮多方面的因素，對熱機工作中各個環節進行技術改造，多角度、全面推動發電廠的進步。
參考文獻
［1］朱學軍.發電廠技改工程熱機專業的優化設計及關鍵技術分析［J］．綠色環保建材，2020，155(1):109.
［2］孫傲.發電廠技改工程熱機專業的優化設計及關鍵技術分析［J］．中國科技投資，2018(27):108.
［3］張琨.2×50MW生物質發電項目熱機優化設計探討［J］．廣西電力，2011，5(5):37.
作者:吉威寧 焦靈燕 單位:內蒙古電力勘測設計院有限責任公司