電廠汽輪機機組中存在的問題與節能方案分析

劉海淵

神華陜西國華錦界能源有限責任公司,陜西榆林 719319

現今600mW的高參數、大容量的汽輪機已經是電力領域的主流應用器械之一，且由于在大型的汽輪機的設計、制造中使用了新技術、新工藝，氣缸效率明顯增加。但是，節能降耗依然是個難點，這就要求在汽輪機的使用中要注重節能、提效兩個方面。

1 國產600mW 超臨界汽輪機組存在的問題

國產600mW 超臨界汽輪機組的主要不足體現在熱耗率普遍高于設計值。其原因可以歸結為以下的五點：汽缸效率偏低、背壓偏高、軸封及門桿漏汽量偏大、熱力系統泄漏、高壓加熱器端差偏高。下面只簡要的對前兩者進行論述：

1）汽缸效率偏低

而分析導致氣缸的效率低的原因包括：通流部分結垢以及氣封間隙大。如果在進行了相應的檢修及調整后效率的增加不太明顯，此時可以考慮是否由于隔板的制造或者葉片的制造工藝沒有達標所致。

2）背壓偏高

汽輪機的熱效率受到主蒸汽溫度、主蒸汽壓力、再熱蒸汽溫度以及背壓等參數影響，而背壓在其中的影響力最為明顯。如下圖為國產600mW 超臨界汽輪機組背壓的變化與熱損耗的關系：

圖1 背壓對熱耗率影響曲線

同時背壓的變化、背壓的偏離值以及機組的循環水的溫度對于熱損耗的影響如表1。

表1 背壓變化對汽輪機熱耗率的影響

而影響背壓的因素好包括凝汽設備、真空系統以及循環水系統，具體包括：1）冷卻器的冷卻水直接的取自循環水而沒有經過處理，從而導致循環水中的水生物或者貝類堵塞了冷卻器以及真空泵的出力；2）循環水的管道沒有設置二次濾網，從而導致在聚水室以及鈦管內滋生大量的水生物及貝類，影響了循環的進行；3）膠球的清洗系統效率低下以及循環水的優化空間小，造成傳熱、凝汽循環不暢。

2 直接空冷汽輪機組存在的問題及其對策

2.1 空冷凝汽器的性能受沙塵的影響

這種現象在風沙現象嚴重的西北部地區尤為嚴重，由于沙塵在翅片管的積聚，導致了翅片管的熱阻增加，甚至會導致傳熱性惡化以及堵塞冷卻通道的后果。

2.2 空冷凝汽器的性能受風的影響

如果在空冷器的吸入口的附近產生了負壓區，那么本該吸入風機的空氣就會散入空氣一部分，從而導致了吸入的空氣量減少。此外還會造成吸入口的溫度高于周圍環境的溫度以及熱氣流動不暢的后果。

2.3 空冷凝汽器在冬季凍結

空冷凝汽器在冬季凍結的原因主要有：排汽的放熱量小于管束的散熱量、管排間流量不均、凝結水再冷卻、不凝氣體聚集形成死區。

2.4 凝結水溶氧超標

溶解氧的含量直接的影響到系統的真空狀態、降低了換熱的效率、加劇了設備及管道的腐蝕。因此可以采取以下的措施：控制凝結水的過冷度、提高機組的真空嚴密性、改進補水方式、提高凝結水箱的除氧效果。

3 電廠汽輪機機組節能措施

3.1 優化循環水泵運行方式

現今大型變電站的通常規劃盡管已經使用了規劃多臺同等級的機組的方式，但是在循環水的系統設計中依舊沿用單元制的方式，因此極大的限制了機組的經濟效益的提升。以南方某地區為例，一般為600mW的汽輪機組配備2臺循環水泵，除了在冬季使用一臺外，其它季節使用兩臺同時運行。由于循環水泵的耗能巨大，幾乎占據電廠用電的7%，因此可見循環水系統與節能、經濟之間的關系。為了優化循環水泵的系統、提高效益，可以在循環水的各單元之間增設聯通管。這樣的設計有兩個優點：不僅可以實現各單元的獨立的運行，同時還可以實現機組間的協同工作。實際的應用中可以冷端的實驗以及凝汽器理論計算來獲得不同的負荷以及不同的水溫條件下的最佳適用循環水的用量。從而可以在調整水泵的運行方式的基礎上達到既滿足實際的需求又可以降低能耗。

3.2 合理使用減溫水

當今的電廠汽輪機組常使用減溫水來進行再熱、主蒸汽溫度。當減溫水從省煤器的出口提供時對于機組的經濟效益沒有明顯的作用，但是當減溫水從給水泵的中間抽頭或者出口提供時，就會由于缺少了高壓加熱器的作用而降低經濟性能。并且隨著機組的負荷的降低，減溫水帶來的經濟效益越小，對于熱耗率的影響也越為明顯，因此要在低負荷時慎用噴水減溫。從節能的角度考慮，應該在鍋爐的煙氣側實施對于鍋爐的調溫，盡量的減少減溫水的使用。

3.3 檢修系統內漏

系統的內漏不像系統外漏可以被及時的發現并消除。而且系統的內漏常常的發生于疏水系統。在這里有著較多的氣動調節閥，并且由于疏水閥的兩邊存在著較大的壓力差，從而造成無法閉合嚴密，并且這種現象會隨著停止與啟動的次數增加，于是內漏不可避免的要發生。

因此如果汽輪機廠可以利用大小的檢修機會進行閥門的檢修、更換，達到閥門閉合的良好，那么就可以有效的避免內漏的發生。

3.4 合理選擇配汽方式

我國國產的大型汽輪機組一般在剛投入使用中采取單閥的控制方式運行，但是經過一段時間的磨合就會轉為順序閥的控制方式。因為這樣可以提高機組的經濟性。但是實際中的使用情況卻非這樣。因此為了考察單閥控制和順序閥控制對于機組的耗熱率的影響，經過對國產引進型600mW的性能測驗得出結論：在低參數或者冷啟動下的變負荷運行的過程中適于使用單閥的控制方式，以達到加快機組的熱膨脹、減小應力以及縮短啟動時間的目的；相對的在額定參數不變的條件下可以使用順序的控制方式以達到減小節流損耗、提高汽輪機效率的目的。

此外如果使用的是空冷器時還可以將空冷的廢氣輸送到鍋爐的送風機，做好防塵、防風、防凍的工作等。

4 結論

大型的汽輪機在國民的生產生活中發揮著巨大的基礎作用，為推動者我國的經濟的發展提供了能源保證。因此探討電廠汽輪機面臨的困難有著重要的現實意義。這里主要以我國的600mW的汽輪機組為主要對象，還探討了常用的空冷在實際的使用中所面臨的問題，但是并沒有給出行之有效的解決方案。同時在節能減排的大背景下，作為耗能的大戶的電廠更要從基礎做起，在生產的各個環節注重節能的理念。

[1]王佩璋.我國大型火電直接空冷技術及設備的研究與應用[J].發電設備，2006，20(1)：33-37.

[2]王佩璋.直接空冷技術的應用與技術條件[J].電站輔機，2007(1)：22-27.