发电厂优化运行与调整

热力发电厂优化运行与调整5.1

热力系统主要设备运行与调整5.2主要热力系统优化运行与调整5.3热力发电厂调峰经济运行方式5.4运行参数的监视与调整5.5并列运行单元机组之间负荷经济分配5.1

热力系统主要设备运行与调整1回热加热器运行与调整回热系统正常运行的重要性1机组回热系统构成：回热加热器的抽汽、疏水、抽空气系统和主凝水、主给水、除氧器等系统。回热系统正常运行的重要性：对锅炉、汽轮机、给水泵的安全可靠运行，和热经济性的影响很大。

①加热器的投运和停用方式规定：我国温升率为≤5℃/min，温降率为≤2℃/min。而美国FOSTERWHEEL(FW)公司规定的温升率、温降率均为1.85℃/min。②汽轮机组和加热器的状态不同，加热器的投入和停用方式也不同，如表（下页）所示。加热器的投运和停用方式25.1

热力系统主要设备运行与调整投入和停用方式特点

因机组启停而投入或停用加热器随机投入或停用1.操作简便，强度冲击小；2.要有完备的疏水通道，以适应各工况的疏水；3.注意加热器抽汽对机组启动过程胀差的影响；在一定负荷时投入或停用1.疏水系统较简单；2.由系统、机组情况决定投入使用时的负荷；3.温度冲击较大；

机组运行中投入或停用加热器加热器故障停用后再投入1.与机组启动时在一定负荷时投入的情况相同；2.机组负荷可提高，温度冲击大，操作要慎重；保护动作或人为紧急停用不允许只停水侧而不停用汽侧加热器的投入和停用方式①水位过高，将淹没部分传热面积引起汽压摆动或升高，水可能从抽汽管倒流入汽轮机造成水击，使抽汽管，加热器壳体产生振动。②水位过低或无水位，蒸汽经疏水管流进相邻压力较低一级加热器，排挤该低压抽汽，降低热经济性，并可能使该级加热器汽侧超压、尾部管束受到冲蚀，同时加速对疏水管、阀门的冲刷和汽蚀。运行中监督3加热器水位5.1

热力系统主要设备运行与调整①端差增大其原因可能是加热器的受热面结垢、汽侧主要抽空气不良、使传热系数值减小，水位过高淹没受热面，或水侧旁路门漏水引起的。②抽汽管压降增大③保护装置失灵加热器出口水温降低的主要原因应定期进行抽汽逆止阀的严密性试验，高压加热器自动保护装置的试验。5.1

热力系统主要设备运行与调整除氧器的运行方式：①定压除氧②滑压除氧5.1

热力系统主要设备运行与调整2除氧器运行与调整除氧器滑压运行的经济性分析1滑压运行除氧器在滑压范围内的加热蒸汽压力、随主机负荷而变动(滑压)、无蒸汽节流损失。定压除氧器却必须在进汽管上装压力调节阀，以维持除氧器工作压力为某定值(定压)，这就带来压力调节的蒸汽节流损失。除氧器不同运行方式的热经济性在相当高的低负荷(如70%)时就必须切换到压力更高的某级回热抽汽压力时尤甚，如右图所示。所以定压降氧器难以适应调峰，现在的电网情况是大机组也要承担调峰。5.1

热力系统主要设备运行与调整滑压除氧器在汽轮机组额定工况下运行，与定压除氧器基本相同，除氧器出口水温与除氧器工作压力下的饱和水温度是一致的。但是，汽轮机组负荷骤变时，对除氧效果、给水泵的安全运行有截然不同的重大影响。滑压除氧器及其给水泵连接方式机组负荷变化对除氧器滑压运行的影响2①滑压除氧器的安全运行5.1

热力系统主要设备运行与调整电负荷变化对除氧效果的影响对给水泵汽蚀的影响电负荷骤降1.除氧器压力随电负荷骤然下降；2.水温滞后变化；3.水箱内水闪蒸，改善除氧效果。1.除氧器压力随电负荷骤然下降；2.水温滞后变化；3.水泵入口水温，恶化汽蚀。电负荷骤升1.除氧器压力随电负荷骤升而提高；2.对应饱和水温；3.已离析氧气重返水中，恶化除氧效果。1.除氧器压力随电负骤升而提高；2.对应饱和水温；3.水泵入口汽温，，给水泵入口不会汽蚀②汽轮机组负荷骤变对除氧效果，给水泵汽蚀的影响5.1

热力系统主要设备运行与调整给水泵的Q-H曲线NPSHr与NPSHa的关系

1-吸入口压降；2-流道压降；3-增压

③除氧器的滑压运行对给水泵入口汽蚀的影响5.1

热力系统主要设备运行与调整给水泵不汽蚀的基本条件是泵入口的有效汽蚀余量应大于必需的汽蚀余量，即

或防止给水泵汽蚀的有效富余压头应大于零，即

式中：为定值为变量5.1

热力系统主要设备运行与调整骤降电负荷给水泵汽蚀的H-τ图④骤降电负荷给水泵汽蚀的H-τ图分析☆

提高静压头

Hd；☆改善泵的结构、采用低转速前置泵☆

降低下降管道的压降

p；☆缩短滞后时间；☆减缓暂态过程滑压除氧器压力

Pd

下降。⑤滑压除氧器防止给水泵汽蚀的技术措施5.1

热力系统主要设备运行与调整◎

溶解氧的监督运行中与溶解氧有关的有：①排气阀的开度；②一、二次加热蒸汽的比例；③主凝结水流量及温度的变化；④补水率的调整；⑤给水箱中再沸腾管的良好运行；⑥疏水箱来的疏水宜连续均匀小流量地投运等。应通过取样监视给水含氧量。3.除氧器运行中的监督和调整除氧器正常运行时需要监督的参数溶氧量、汽压、水温和水位等5.1

热力系统主要设备运行与调整◎

除氧器温度的监督除氧器必须加热给水至除氧器压力下的饱和温度，才能达到稳定的除氧效果。定压运行除氧器运行中必须保持压力稳定，它是通过加热蒸汽压力调节阀实现自动调节。滑压运行除氧器的工作压力随负荷的增加而升高，负荷达至额定值时其工作压力也达到最大值。5.1

热力系统主要设备运行与调整当除氧器工作压力降至不能维持除氧器额定工作压力时，应自动开启高一级抽汽电动隔离阀；当除氧器压力升高至额定工作压力的1.2倍时，应自动关闭加热蒸汽压力调节阀前的电动隔离阀；当压力升高至额定工作压力的1.25～1.3倍时，安全阀应动作；当除氧

器工作压力升高至额定工作压力的1.5倍时，应自动关闭高一级抽汽切换蒸汽电动隔离阀。◎

除氧器压力的监督5.1

热力系统主要设备运行与调整4.除氧器运行中的常见故障✪排气带水(简称跑水)排汽带水的原因是排汽量过大或除氧器内加热不足✪除氧器的振动除氧器振动的原因♠启动时暖管不充分，突进大量低温水造成汽、水冲击♠淋水盘式除氧器负荷过载，盘内水溢流阻塞汽流通道♠再循环管的流速过高；除氧器结构有缺陷5.1

热力系统主要设备运行与调整凝汽设备运行时，主要监视的指标有3凝气设备的运行与调整☉凝汽器中的真空或排汽压力☉凝汽器进口蒸汽温度☉凝汽器冷却水进、出口温度☉凝汽器出口凝结水温度☉循环水泵的耗功☉循环水在凝汽器中的水阻5.1

热力系统主要设备运行与调整tc=tc1

t

t

t＝tc2－tc1

t=tc

tc2式中：tc1、tc2—冷却水进、出口温度，℃；

t—冷却水温升，一般在6～12℃；

t—凝汽器传热端差，一般在3～10℃范围内变化

1.影响排汽压力的因素5.1

热力系统主要设备运行与调整导致凝汽器运行中凝结水过冷的主要原因2.凝汽器凝结水过冷度的监视及调整凝汽器冷却水管束排列不佳或管束过密凝汽器内积存空气凝汽器水位过高5.1

热力系统主要设备运行与调整启动前的主要准备工作若给水泵是配合它的出、入口管路一起检修后的第一次启动，则在给水泵入口管上应安装过滤网，以防止入口管路内的杂物进入泵内而引起事故。对检修后的给水泵出入口管路，在投入运行前，应先排除管内空气，以防止管内形成气囊，影响管路的通水能力。5.1

热力系统主要设备运行与调整给水泵出入口管路检修后的排气示意图1—排气丝堵2—排气阀3—排水阀启动按照运行规程的要求完成启动前的检查、准备工作后，在得到监护人员或启动指挥人员的同意后才可启动给水泵。检测给水泵及电动机各轴承的垂直与辐向振动值，最大不得超过0.05mm。检查给水泵盘根，不得过热，滴水量应适当。一切检查正常后，缓慢开启给水泵出口阀。给水泵投入运行，给水系统达到稳定状态时，可投入连锁开关。5.1

热力系统主要设备运行与调整主蒸汽温度1提高热力发电厂运行经济性的途径单元机组的技术经济小指标锅炉效率主蒸汽压力凝结水过冷度凝汽器传热端差凝汽器真空给水温度厂用辅机用电单耗5.2主要热力系统优化运行与调整①提高循环热效率②维持各主要设备的经济运行③降低厂用电率④提高自动装置的投入率⑤提高单元机组运行的系统严密性提高热力发电厂运行经济性的途径5.2主要热力系统优化运行与调整主蒸汽、再热蒸汽和旁路系统都属于高温高压蒸汽管道。在运行中容易产生裂纹和损坏，其主要原因有两个：一是高温蠕变；二是由于机组启停时，管道及其附件中工作介质温度的改变，使管道承受温差热应力，在交变应力的作用下，材料产生疲劳形成裂纹，最后导致破裂。主蒸汽、再热蒸汽和旁路系统运行与调整2因此在管道运行中必须采用适当的方式，限制管道内的温度及温度的变化速度，以满足机组在启、停、正常运行和事故工况下的运行要求，确保机组安全经济运行。5.2主要热力系统优化运行与调整加热器作为电厂的重要辅机，它们的正常运行与否，对电厂的安全、经济性影响很大。机组实际运行的安全性和经济性，首先与设计、制造和安装有关，与电厂中严格、科学的管理分不开。回热抽汽系统运行与调整35.2主要热力系统优化运行与调整启动前，加热器和除氧器的所有启动放气阀应处于开启位置。启动期间，由于启动时各级抽汽压力较低，如果相邻两级加热器间压差不足以克服疏水管道阻力损失和静水头，则加热器内水位上升时，高压加热器疏水会通过启动疏水阀排至启动疏水扩容器，或通过事故疏水阀排入事故疏水扩容器。低压加热器疏水通过启动疏水阀进入凝汽器。回热加热器疏水与放气系统运行与调整41.启动和停机5.2主要热力系统优化运行与调整加热器出现高水位时，应打开事故疏水阀。如果水位继续升高，则应关上一级加热器的正常疏水阀，停止上一级疏水的进入，同时开启上一级加热器的事故疏水阀，保证上一级加热器的正常疏水。当水位升高到上限值时，由水位信号连锁关闭抽汽管道上的电动隔离阀和止回阀，加热器解列。机组正常运行时，各加热器连续放气阀处于开启状态，加热器疏水与放气系统的所有启动阀均关闭。2.正常运行3.非正常运行5.2主要热力系统优化运行与调整1．启动真空泵启动前必须投入工作水回路，向泵内灌水，灌水高度不应超过泵轴的高度。开启与凝汽器相连空气管道上的闸阀，合上电动机电源，真空泵启动。当电动机速度达到额定值时，开启冷却器的冷却水进水阀。待系统呈真空时，关闭真空破坏阀，并送上水封。在机组启动时，需抽的空气量大，要求所有真空泵并列运行。抽真空系统运行与调整55.2主要热力系统优化运行与调整2．停运系统停运时，先停运真空泵，并注意抽气管上的气动蝶阀自动关闭，同时注意凝汽器真空的变化，停止工作水系统。若较长时间停运，应放尽泵中的积水。3．正常运行运行过程中，应监视工作水温度、分离器水位、电动机与泵的振动情况和轴承温度。5.2主要热力系统优化运行与调整2．正常运行

在机组正常运行时，调整并保持供汽压力，温度稳定在正常值，维持漏汽腔室处于微负压状态。在机组各种运行工况下，保证轴封蒸汽系统的正常工作。3．停机

汽轮机解列打闸停机后，轴封蒸汽系统仍需继续供汽，以防止冷空气漏入汽轮机内部，过快地局部降低金属温度而引起热应力。5.2主要热力系统优化运行与调整1热力发电厂调峰运行方式两班制调峰运行方式低负荷调峰运行方式少汽无功调峰运行方式低速旋转热备用调峰运行方式在现代电力用户的条件下，运行实践中常用下述四种方法来度过电力负荷曲线的低谷。5.3热力发电厂调峰经济运行方式低负荷运行时机组的效率高压缸内各段温度的变化汽温控制特性的改善机组循环热效率给水泵耗功及厂用电低负荷运行时的热耗及煤耗2低负荷调峰运行方式的经济性通过调节机组负荷以适应电网峰谷负荷的需要称为变负荷调峰运行。5.3热力发电厂调峰经济运行方式①停机降负荷过程②机组停运过程③锅炉点火准备阶段④点火、升压、冲转⑤升负荷过程⑥设备的热状态稳定过程3机组启动和停机过程的经济损失机组启停过程，一般可分为以下几个阶段5.3热力发电厂调峰经济运行方式不同调峰运行方式的能量损失是互有差异的，机组启停的时间长，能量损失大，但是设备的寿命损耗小。实际运行中，应根据电网的调峰要求，结合设备具体情况，综合考虑寿命损耗、能量损失等情况选择合理的调峰运行方式。对于不同调峰运行方式的评价，除了上述经济性和转子寿命损耗之外，还有其他一些因素需要考虑。4机组调峰运行方式的经济性比较5.3热力发电厂调峰经济运行方式■直流锅炉运行调整特点直流锅炉参数的变化能迅速适应工况的变动。5.4运行参数的监视与调整1直流锅炉的运行调整■直流锅炉运行参数的调整单元机组中，直流锅炉运行必须保证汽轮机所需要的蒸汽量、过热蒸汽压力和温度的稳定不变。其参数的稳定主要取决于两个平衡：汽轮机功率与锅炉蒸发量的平衡；燃料与给水的平衡。第一个平衡能稳住汽压，第二个平衡能稳住汽温。汽轮机运行时，蒸汽的初、终参数有时会偏离设计值。蒸汽参数在一定范围内的波动，在运行上不仅是允许的，而且实际上也是难以避免的。这种波动在允许范围内变化时，只影响汽轮机的经济性，不影响安全性。但当这种波动超过偏差允许的范围时，则不但会引起汽轮机功率及各项经济指标的变化，还可能使汽轮机通流部分某些零部件的受力状况发生变化，危及汽轮机的安全性。2汽轮机运行参数的监视与调整5.4运行参数的监视与调整主蒸汽压力的监视与调整主蒸汽温度的监视与调整再热蒸汽参数的监视与调整凝汽器真空的监视和调整主要分以下四个方面5.4运行参数的监视与调整电力系统的电力负荷曲线，是根据所在地区电力负荷特点与用电负荷大小预测出来的，而系统中并列运行的电厂，其负荷曲线是根据电力系统经济调度来决定的，它与电厂在系统中的地位和作用有关。电力负荷曲线可表示为日负荷曲线和年负荷曲线两种。前者表示一天内负荷随时间的变化关系，后者表示一年内负荷随时间的变化关系。5.5并列运行单元机组之间负荷经济分配1电力负荷曲线热力发电厂全日负荷曲线图年负荷曲线5.5并列运行单元机组之间负荷经济分配热力发电厂电力负荷曲线中的负荷预测根据目的的不同可以分为超短期、短期、中期和长期四种。①超短期负荷预测是指未来1h以内的负荷预测，在安全监视状态下，往往需要5~10s或1~5min的预测值；预防性控制和紧急状态处理需要l0min至1h的预测值。②短期负荷预测是指日负荷预测和周负荷预测，是制定目前发电计划的基础。③中期负荷预测是指月至年的负荷预测。主要是确定机组运行方式和设备大修计划等。

④长期负荷预测是指未来3～5年甚至更长时间段内的负荷预测。5.5并列运行单元机组之间负荷经济分配电力系统或发电厂为确保安全、优质、按量对用户供电，同时也是对自属设备检修的需要，其装机容量总是要比其实际运行的工作容量大。一般采用平均负荷、平均负荷系数、全年设备利用小时数和设备利用系数来评价电力系统或发电厂对装机容量的有效利用程度。2工况系数5.5并列运行单元机组之间负荷经济分配电力系统或发电厂全年设备利用小时数，是指全年生产的总电量按其总装机容量的机组全部投入运行所持续的工作小时数，即Ts=Wa/Pto式中Wa—电力系统或发电厂全年的发电量，kW·h

Pto—电力系统或发电厂的总装机容量，kW

③全年设备利用小时数Ts5.5并列运行单元机组之间负荷经济分配年设备利用小时数反映了设备的有效利用程度，是电力系统或发电厂的运行经济性的重要指标。它不表示电力系统或发电厂某一具体设备的实际运行小时数，因为它们都有备用容量，发电厂实际运行容量小于其装机容量。因此，其年设备利用小时数要小于年实际运行小时数(8760h)。目前，我国随着电力系统或发电厂单机容量及总装机容量的增加，用电供求矛盾趋于缓和，年设备利用小时数一般为5500～6000h。5.5并列运行单元机组之间负荷经济分配反映了设备容量利用程度④设备利用系数设备利用系数反映了生产设备在数量、时间等方面的利用情况。

设备利用系数一般指设备利用率μs和设备平均利用率μ。年设备利用小时数与全年日历小时数的百分比，即μ=(Ts/T)×100%式中T—全年日历小时数发电的最大负荷与发电设备容量的百分比，即

μs=(pmax/Pto)×100%反映了发电设备利用程度5.5并列运行单元机组之间负荷经济分配成本：反映企业经济活动的一个综合性指标。成本核算：把企业在生产和销售产品过程中发生的各种消耗和费用加以归集、分配，确定各种产品的总成本和单位成本，以反映一个企业的经营管理水平，劳动生产率、设备的有效利用程度，资金的有效使用程度，企业的盈利或亏损等。电能成本：全面评定一个电力网或各个发电厂工作质量的总经济指标。3热力发电厂的电能成本电能成本概述15.5并列运行单元机组之间负荷经济分配燃料费用是指热力发电厂直接用于生产电能、热能所消耗的各种燃料的费用。目前其费用要占整个电能成本的80％左右。燃料费用的计算公式Frl=B1Jr1+B2Jr2+…+BnJrn式中:B1、B2、…、Bn—热力发电厂各种燃料的消耗量，tJr1、Jr2、…、Jrn—热力发电厂各种燃料的单价，包括运费及损耗等费用，元/t电能成本费用及构成2燃料费用Frl

5.5并列运行单元机组之间负荷经济分配③水费Fsh

水费是指为发电、供热而用的外购水费水费的计算公式Fsh=DsJs式中Ds——热力发电厂外购水量，tJs——热力发电厂外购水的单价，元/t②材料费用Fcl

材料费是指热力发电厂的生产和管理部门用于生产运行设备、房屋等设施的维修和中、小修等消耗的材料、备品、配件，消耗性工具等费用。5.5并列运行单元机组之间负荷经济分配④基本折旧费用Fzj

⑤修理费用Fxl

⑥工资、福利和社保Fgz

⑦购网电费Fgd⑧制造及其它费用Fgt

5.5并列运行单元机组之间负荷经济分配热力发电厂单元机组的耗量特性就是单元机组在稳定状态运行时的燃料量和功率之间的关系。热力发电厂单元机组的耗量特性是负荷经济分配计算的基础，其数据的精确性对计算结果有着直接的影响。4热力发电厂单元机组的耗量特性5.5并列运行单元机组之间负荷经济分配单元机组的耗量特性可以表示为

B=f（P）式中B—燃料消耗量（t/h）

P—汽轮发电机组输出功率，MW采用燃料消耗量来度量单元机组的费用消耗，是一种很直接的做法，也是我国电力系统一直采用的方法。5.5并列运行单元机组之间负荷经济分配典型的热力发电厂单元机组耗量特性如下图所示5.5并列运行单元机组之间负荷经济分配为了得到单元机组的耗量特性，电力企业经常采用的办法有两种：

(1)根据单元机组较长时间的运行记录和试验运行点数据，得出单元机组的耗量特性。

(2)将制造厂商的设计数据和长期运行的数据结合，得出单元机组的耗量特性。5.5并列运行单元机组之间负荷经济分配单元机组供电微增煤耗率ru由组成单元的锅炉、汽轮发电机组、所有厂用蒸汽、厂用辅助设备的厂用电和变压器等的微增能耗组成。单元机组煤耗特性5单元机组的负荷经济分配负荷等微增率分配原则15.5并列运行单元机组之间负荷经济分配假定电厂内并列运行单元机组之间的组合是给定的，在某一时刻所需的负荷为P，经济分配负荷使该厂的总煤耗为最小，其数学表达式为P＝P1+P2+…+Pn＝constB＝B1+B2+…+Bn＝min式中P为所需的总负荷；B为电厂的总煤耗量；

Pj(j＝1，2，…，n)为第j个单元机组承担的负荷；

Bj(j＝1，2，…，n)为第j台单元机组的煤耗量。5.5并列运行单元机组之间负荷经济分配以P1+P2+…+Pn为多变量，求附加目标函数L的无条件极值，即L对多变量Pj的一阶导数为零，则5.5并列运行单元机组之间负荷经济分配每一单元机组的煤耗量仅仅与其自身的煤耗特性有关，故

另外，当电厂承担的总功率P为一定值时，有

于是，有5.5并列运行单元机组之间负荷经济分配

ru称为并列运行单元机组供电总微增煤耗率。其物理意义是，若全厂的燃料消耗微增率与各单元机组燃料消耗微增率相等，则全厂总燃料消耗量最少，即当电厂单元机组间负荷的分配达到了等燃料消耗微增率时，就实现了负荷的最佳分配。并列运行单元机组间负荷等微增率分配原则，即并列运行单元机组的微增煤耗率相等。5.5并列运行单元机组之间负荷经济分配动态规划法的实质是将n个多变量函数的最优分配问题，转化为n步递推函数的优化问题。应用于单元机组间负荷经济分配的递推关系式为

式中

minfi(P)—第i步总负荷P分配给第j-i+l台联合单元机组（共i台）的最优分配结果；

qi(di)—di个负荷分配给第i台联合单元机组的能耗；

minfi-l(P-di)—第i-l步负荷P-di配给第j-i台联合单元机组（共j-l台）的最优分配结果。动态规划法的负荷经济分配25.5并列运行单元机组之间负荷经济分配智能决策法是利用计算机通过对数据库的智能检索、编程实现智能算法，模仿运行人员的操作习惯，在智能检索的结果中选出最优的规则，作为决策输出。具体做法是，先