发电厂技改工程热机专业优化设计探析

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摘要:发电厂根据热循环原理把各种机械、配件组合起来形成一套热机系统。对它的合理运用可以体现发电厂在生产过程是否高效、环保，良好的热机系统设计对发电厂的发展至关重要。本文通过研究热机系统各个环节的设计改造工艺，来探索热机系统技术改造对提升发电厂经济效益和节能性的意义。

关键词:发电厂;技改工程;热机专业;优化设计;关键技术

0引言

随着技术的发展，工艺设计的进步，人们对发电厂中的热机系统优化设计标准更高，老式的热机系统由于设备陈旧、设计不完善，生产方式落后等原因，已不能适应一些发电厂的需求。良好的热机运行系统可以大幅降低能源的损耗，提升机械设备的运行效率，减少意外事故的发生，对发电厂的平稳运作起到支持作用。

1关于发电厂技术优化的要求

工业的发展离不开技术的支持，随着我国改革的深化，各个行业生产力水平稳步上升，运行效率也大大增加，这都需要完善的技术与之匹配，一些传统的工艺技术已不能满足先进生产力的发展需求，逐渐被淘汰。新型机械设备、新型原料以及先进技术层出不穷，给工业生产注入新鲜活力，增加了更多的可能性。在这样的大趋势下，发电行业也将技术改造工程作为重点项目，提倡将新型技术设备投入到发电厂的运营中。发电厂技术改造工程主要按照分析运行模式、注重节能降耗、提升人员技能这三方面的要求来实施，全面深化技术改造。第一，应先充分掌握发电厂的现有规模和运行模式，以扩大再生产、提高生产效率为原则，分析研究各种新型工艺技术对于发电厂的可行性和适用性，根据实际情况来系统、整体地制定技术改造计划方案，保障发电厂技术改造工程在稳中求进。第二，为了缓解全球资源减少、大气污染等严重问题，防止发电厂在生产过程中出现能源浪费，排放过量废弃物破坏生态环境的现象，发电厂的技术改造应该加强对节能环保领域的探索，在发挥技术提高运行效率的同时，突显新设计工艺在节能环保上的优势，减少能源损耗，开发清洁发电方式。第三，伴随本国电力工业的成长，发电厂自动化生产水准也在上升，这就需要专业人具有更高的素质、水平，技术改造工程需要专业的人员来设计实施。因此，发电领域对高素质的专业技术人才培养势在必行。专业技术人员在实施技术改造项目前必须经过系统的培训学习，了解我国电力发展行业的现状和趋势，提升对技术改造的分析判断能力、事故处理能力等，为技术改造项目保驾护航。

2发电厂热机技术改造原理及内涵

热机系统是发电厂的核心生产部分。热机专业优化设计与发电厂技术改造工程关系密切，对技改工程的实施具有促进作用。发电厂在开展热机专业优化设计的时候，需要掌握一些基本信息，比如热机的工作原理，热机专业优化设计的具体内容，对存在的问题进行分析，进而按照标准对热机专业进行科学合理的设计，满足技术改造工程的现实要求。

2.1热机的工作原理

热机的工作机理是靠能量的相互转换。例如在火电厂的实际生产中，燃烧燃料将热水转化成温度和压力都较高的水蒸气，助力汽轮机旋转做功，进而带动电机转动，实现内能到机械能再到电能之间的转换。燃料燃烧释放的热能与通过做功获得的机械能两者之间的比率，属于衡量热机性能的主要参数，也是发电厂热机专业优化设计的重要研究方向。但除了要考虑、衡量热机的工作性能，还要判断是否会对环境造成危害，提升其环保功能［1］。

2.2热机专业优化设计的主要内容

随着电子技术出现在生活的各个方面，人们的用电需求逐渐增大。发电行业发展迅速，新的发电方式也开始在现实生产中使用。虽然有一些新能源的产生，且在发电领域取得了一定成效，但我国还是以燃煤的火力发电为主要手段。因此利用燃烧煤来进行发电的方法在电力行业有着举足轻重的作用，对燃煤发电热力系统的研究是十分必要的，当然也包括研究技术改造的基础内容及提高热机经济效能的可行技术。在发电厂热机专业设计过程中，从它的实用性和技术性着手，依照热量平衡定律，用数学工具来罗列解决问题，可以更加直观、清晰地反映热机系统的有关技术因素，再结合多方面的情况，比如电厂方位的布局、原有热机系统的性能，发电厂实际运行模式等，通过综合考量来进行技术改造，从而降低耗能，促使热机工作达到事半功倍的效果。

3热机专业设计改造中涉及的重要技术

发电厂热力改造工程中的重要环节在于优化设计热力系统、燃烧制粉系统、以及对相应厂房的改造。本文采用某发电厂的实例，分析它在工艺优化上采取的措施，通过对其新增供热设备的研究，探讨热力改造工程中的关键技术。

3.1厂房的设计改造

对于发电厂汽机车间的设计改造项目，应从车间面积结构来入手，涉及到对其高度和跨度的改造。厂房的跨度，通俗来说，就是在厂房结构方面，两排立柱之间的距离。在本文的案例中，发电厂原定汽机房设计跨度为30m，这是由于原定机组为200MW，回热系统内包含的设备较多，相应的需要加设安全阀排气管等各种功能的管道。为了配合这套机组则需要的厂房跨度区间为30～33m，总体要求较大空间，建设成本较高。经过优化设计，更换使用100MW的高压机组，跨度缩小了3m，改为27m，减小厂房的面积，缓解了场地限制的问题，还能节省近200万元的建设成本和管道安装费用。在厂房高度优化设计上，该发电厂根据实际生产经验发现，高加设备的使用频率较低，且需要以加高汽机房为代价，如果替换为卷扬机附带20T的小钩来进行维修起吊等操作，同样可以保证汽机房的正常运转，还能减少汽机房的高度，缩小整个汽机房的面积和高度，从而降低建设成本。因此经过精确计算设计，该汽机房由原来的设计高度24.1m降为22.45m［2］。

3.2热力系统的设计改造

热力系统主要包括回热系统、加热器疏水系统、加热器空气系统以及汽封系统。首先，回热系统属于整个系统中最重要的部分，汽轮机主要就是依靠回热循环功能来进行生产制造，实现经济效益。该发电厂通过对回热系统的优化设计，选择了“两高四低一除氧”的安装方式，即两级高压加热器和蒸汽冷却器、四级低压加热器、一级除氧和疏水冷却器，通过实际运用检验发现，该系统不但耗能低，每年能节省19.38万元的耗能费用，还能高度适应启停调峰，解决了原设计中存在的问题缺陷。加热器在疏水管道上需要安装一种调节疏水流量的装置，通常采用浮球式液位调节器或者电动式液位调节器这两种控制方式。经过大量的应用发现，传统的液位调节器经过长时间的使用操作，容易被磨损腐蚀，产生液位失控、卡涩等现象，导致调节器性能变差，严重影响系统的正常运行。为了解决这一难题，该发电厂在加热器疏水系统的设计上，通常选用汽液两相流自调节水位调节器，这是一种新型设备，通过采集液相信号和气相信号，获得阻拦疏水的效果。它的制作技术先进，能准确控制水位且运行维护方便，耗能低、经济性强，具有极佳的性能。汽液两相流自调节水位调节器摈弃了传统液位控制器的缺点，是近年来被普遍推广的新型设备。在对加热器空气系统进行设计改造的时候，该发电厂从系统的管路设计方面出发，以提升换热效果为主要目的来进行优化。该厂先分析了一般的加热器空气系统的缺陷:主要是用一根母管合并连接所有空气管路，这在实际工作中就会因压力的不同而导致一部分本级蒸汽流入低一级抽汽中，高压抽汽排斥低压抽汽，进而导致系统运行不畅，再以解决这一缺陷为重点，优化设计空气管路，将高压抽汽系统和低压抽汽系统分别接入凝汽器，单独的管路防止排挤现象的发生，从而提高了加热器的换热效果。汽封系统的漏气现象在一些发电厂普遍存在，这是由于汽封的冷却器设备与抽汽口之间压差偏小，导致抽汽管在高速度的情况下更难以实现自如流动，抽汽口压力升高，出现蒸汽外漏现象，不但会被轴承箱吸收，影响油质，引发安全问题，而且导致大量的能量损失。针对这种情况，该发电厂采用了加大汽管径的方式，降低抽汽管的流动速度，弱化对流动的抵抗力，避免汽封系统出现外漏的情况［3］。

3.3燃烧制粉系统的设计改造

汽轮机机组中锅炉主要影响机组的最小载荷，材料燃烧不稳定时又会对锅炉运行产生负面影响，这是由于低载荷时锅炉温度下降，煤粉起火难，火焰不好控制，如果操作失误，容易带来安全事故。所以在对燃烧制粉系统设计优化时，首先需要考虑燃烧煤的稳定性。该发电厂选择的是双通道自稳式燃烧器，通过高温烟气回流区来为煤粉气流提供热源，形成稳定的煤粉燃烧状态。这种自稳式燃烧器还可适应多种类型的煤粉，有效解决了低负荷状态下煤粉燃烧不稳定的问题。为了实现电力系统降耗环保目标，提升运行效率，该发电厂在制粉管道系统中选择使用新型锁气器，它具有密封性好、调节能力强的优势，在防止粉尘泄露方面效果明显，具有节能环保功效。落粉交叉管的改造设计可以降低磨煤机的启动停止频率，它安装在两个细粉分离器之间，可以减小输粉机的尺寸，不仅降低了资金投入，还具有节能作用。当原材料品质不佳时，材料中的杂质可能会损伤设备，产生磨损的情况。在对防磨技术优化设计时，通常测试各种关键制粉管道，采用性能优良的新型材料可以增加管道的综合性能。该发电厂通过在管道粘贴耐磨陶瓷，提升其耐用性。传统的送粉管道通常采用双托板混合器，这种混合器容易造成粉质混合不均，会增加能耗，不符合节能环保要求。该发电厂对送粉管道进行设计改造，选择了一种新型混合器，给粉均匀，没有托粉现象，加强送粉管道的经济性和节能。

4结束语

发电厂技术改造工程涉及的内容广泛、专业性高，特别是其中的热机专业优化设计，需要考虑多方面的因素，对热机工作中各个环节进行技术改造，多角度、全面推动发电厂的进步。

参考文献

［1］朱学军.发电厂技改工程热机专业的优化设计及关键技术分析［J］．绿色环保建材，2020，155(1):109.

［2］孙傲.发电厂技改工程热机专业的优化设计及关键技术分析［J］．中国科技投资，2018(27):108.

［3］张琨.2×50MW生物质发电项目热机优化设计探讨［J］．广西电力，2011，5(5):37.

作者:吉威宁 焦灵燕 单位:内蒙古电力勘测设计院有限责任公司