汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的節(jié)能降耗措施分析

摘 要：節(jié)能降耗是現(xiàn)代社會(huì)的主要議題。汽輪機(jī)組作為電廠的主要生產(chǎn)設(shè)備，對(duì)電廠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要的影響，文章主要針對(duì)我國(guó)汽輪機(jī)組的運(yùn)行現(xiàn)狀、存在的問(wèn)題及影響節(jié)能降耗的因素進(jìn)行了分析，并提出了一系列節(jié)能降耗改造措施，對(duì)電廠機(jī)組的安全高效運(yùn)行具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；節(jié)能降耗；節(jié)能改造

1 影響汽輪機(jī)節(jié)能降耗的因素

1.1 汽輪機(jī)組的通流性能

改善汽輪機(jī)組的通流性能是提升汽輪機(jī)組整體運(yùn)行能效的關(guān)鍵。通過(guò)擴(kuò)大機(jī)組內(nèi)部的通流面積、增加進(jìn)氣流量，可以有效地提高缸內(nèi)效率，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

1.2 汽輪機(jī)的缸效率

在我國(guó)電廠的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，由于設(shè)備自身質(zhì)量和安裝維護(hù)等問(wèn)題，國(guó)產(chǎn)的汽輪機(jī)組的缸效率普遍低于設(shè)計(jì)值，與國(guó)外的汽輪機(jī)組差距較大。而機(jī)組的低壓、中壓和高壓缸內(nèi)效率每降低1%，機(jī)組的整體熱耗率將會(huì)分別增加41、12和15kJ/kW·h。為電廠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來(lái)了極大的影響。

1.3 主蒸汽壓力

若機(jī)組運(yùn)行時(shí)的給水壓力過(guò)低、燃燒調(diào)整不當(dāng)、主蒸汽流量過(guò)大，則會(huì)導(dǎo)致機(jī)組的主蒸汽壓力偏低，進(jìn)而影響機(jī)組運(yùn)行的整體效率。

1.4 主蒸汽溫度

若機(jī)組運(yùn)行時(shí)存在燃料供應(yīng)不足、吹入空氣比重過(guò)大、噴水量大、過(guò)熱器積垢等現(xiàn)象，則會(huì)導(dǎo)致主蒸汽溫度過(guò)低，加大了機(jī)組自身的熱損耗，降低了運(yùn)行效率。

1.5 出力系數(shù)

出力系數(shù)對(duì)汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重大影響，由于我國(guó)的電力負(fù)荷波動(dòng)較為劇烈，谷峰差值較大，機(jī)組不得不頻繁進(jìn)行調(diào)峰來(lái)適應(yīng)電網(wǎng)的波動(dòng)，導(dǎo)致300MW機(jī)組的出力系數(shù)偏低，長(zhǎng)期處于經(jīng)濟(jì)性較差的運(yùn)行工況。

2 300MW汽輪機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀及主要問(wèn)題

截止2011年底，我國(guó)應(yīng)用的200MW汽輪機(jī)組為221臺(tái)，應(yīng)用的300MW汽輪機(jī)組為539臺(tái)，500MW以上的機(jī)組為305臺(tái)。綜合考慮設(shè)備數(shù)量、發(fā)電能力等因素，300MW汽輪機(jī)組的節(jié)能降耗是目前我國(guó)汽輪機(jī)組節(jié)能改造的重點(diǎn)。

2.1 300MW汽輪機(jī)運(yùn)行現(xiàn)狀

我國(guó)現(xiàn)在使用的300MW汽輪機(jī)組大部分都是上世紀(jì)80年代之前引進(jìn)的國(guó)外技術(shù)，較為落后。由于汽輪機(jī)的系統(tǒng)原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、安裝維護(hù)等各方面的原因，我國(guó)現(xiàn)在使用的大部分300MW汽輪機(jī)都存在著不同程度的問(wèn)題，經(jīng)濟(jì)性差，運(yùn)行能耗高。主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

2.1.1 供電煤耗較高

2010年，我國(guó)在役的國(guó)產(chǎn)發(fā)電機(jī)組的平均供電煤耗為334g每千瓦時(shí)，比進(jìn)口機(jī)組要高10g左右，而目前國(guó)際先進(jìn)水平僅為310g左右。

2.1.2 熱耗水平偏低

我國(guó)早期投產(chǎn)的發(fā)電機(jī)組額定工況熱耗水平普遍比設(shè)計(jì)值要低6%左右，而新投產(chǎn)的則低2%左右。

2.1.3 缸效率偏低

由于種種原因，我國(guó)國(guó)產(chǎn)的發(fā)電機(jī)組缸效率普遍低于設(shè)計(jì)值，與國(guó)外的水平差距較大。

綜上所述，目前我國(guó)300MW發(fā)電機(jī)組的總體運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性較差，且部分機(jī)組老化現(xiàn)象嚴(yán)重，通流部分效率低下，迫切地需要使用先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行改造，以降低機(jī)組運(yùn)行能耗，提高整體性能。

2.2 汽輪機(jī)本體設(shè)計(jì)的問(wèn)題

2.2.1 氣缸效率低于設(shè)計(jì)值，其中，高壓缸的效率比設(shè)計(jì)值普遍低5%左右。

2.2.2 氣缸效率的下降速度太快。

2.2.3 各監(jiān)視段抽氣溫度偏高，普遍比設(shè)計(jì)值高出15攝氏度以上。

2.2.4 各監(jiān)視段壓力超限。

2.2.5 平衡盤、軸承等系統(tǒng)密封效果差，漏汽嚴(yán)重。

2.2.6 機(jī)組效率整體較低，啟動(dòng)慢。

2.2.7 調(diào)節(jié)級(jí)效率低于設(shè)計(jì)值。

2.3 疏放水系統(tǒng)存在的問(wèn)題

疏放水系統(tǒng)是汽輪機(jī)組的重要輔助設(shè)備，疏放水系統(tǒng)能否高效可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)，不僅會(huì)影響電廠發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性，還將對(duì)設(shè)備的安全性構(gòu)成威脅。一般來(lái)說(shuō)，電廠的疏水系統(tǒng)主要由蒸汽管道疏水和鍋爐、汽輪機(jī)本體疏水兩部分組成。目前，大型汽輪機(jī)疏水系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題有：

2.3.1 疏水閥數(shù)量過(guò)多。疏水系統(tǒng)的疏水閥門過(guò)多，會(huì)導(dǎo)致機(jī)組啟停時(shí)，疏水管道的蒸汽排量較大。且疏水閥的泄露是電廠普遍存在的一個(gè)問(wèn)題，由于閥門前后壓差較大，閥芯容易受到磨損，出現(xiàn)內(nèi)漏的幾率比較大。

2.3.2 對(duì)于使用背包式疏水?dāng)U容器的電廠，蒸汽疏汽量太大會(huì)導(dǎo)致擴(kuò)容器排氣口的蒸汽流速非常大，有可能會(huì)損壞凝汽器的防沖板。在我國(guó)的一些電廠，就曾經(jīng)發(fā)生過(guò)類似的事故。

2.3.3 對(duì)于使用外置式擴(kuò)容器的電廠。由于擴(kuò)容器的排汽管道較長(zhǎng)，有可能會(huì)導(dǎo)致中壓缸的疏水不暢，延長(zhǎng)機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間等問(wèn)題。

3 節(jié)能降耗實(shí)施措施

3.1 汽輪機(jī)本體改造措施

3.1.1 加裝調(diào)節(jié)級(jí)葉頂汽封

通過(guò)增加調(diào)節(jié)級(jí)葉頂汽封的數(shù)量，可以有效地減少調(diào)節(jié)級(jí)之間的漏氣量，提高效率。

3.1.2 改進(jìn)導(dǎo)氣管密封

采用密封環(huán)進(jìn)行密封的導(dǎo)氣管，在安裝和運(yùn)輸中容易導(dǎo)致密封環(huán)損壞，進(jìn)而在運(yùn)行時(shí)會(huì)引起蒸汽泄漏，影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和安全性。為此，可采用新型的鐘罩式密封結(jié)構(gòu)來(lái)替代原有的環(huán)形汽封，或者是采用材質(zhì)和質(zhì)量更加可靠的密封環(huán)，從而減少漏氣量。

3.1.3 改進(jìn)平衡盤的汽封

300MW機(jī)組的平衡盤直徑普遍較大，當(dāng)汽封間隙不合適時(shí)容易導(dǎo)致較多的蒸汽泄漏，為此，可采用新型的蜂窩汽封、布萊登汽封結(jié)構(gòu)來(lái)減少漏汽損失。

3.1.4 高中壓缸內(nèi)外夾層加裝阻汽片

高中壓缸內(nèi)外夾層安裝阻汽片可以調(diào)整蒸汽流動(dòng)方向，從而減小機(jī)組上下缸之間的溫差，提高運(yùn)行效率和安全性。

3.1.5 凝結(jié)器部分銅管更換為不銹合金鋼管

與銅管相比，采用TP316L的優(yōu)質(zhì)不銹合金鋼具有更好的硬度和剛度，因此可以減少管壁，從而進(jìn)一步提高了整體傳熱系數(shù)，減少了結(jié)垢現(xiàn)象，而且具有較強(qiáng)的抗震性能和抗沖擊能力。因此將部分銅管更換后，可以大大提高設(shè)備的安全性和經(jīng)濟(jì)性。并且優(yōu)化循環(huán)水的控制，合理進(jìn)行膠球清洗。

3.2 熱力及疏水系統(tǒng)的改進(jìn)

機(jī)組在各種不同工況下運(yùn)行時(shí)，疏水系統(tǒng)應(yīng)能防止汽輪機(jī)進(jìn)水和汽輪機(jī)本體的不正常積水，并且滿足系統(tǒng)暖管和熱備用的要求。為了減少熱力及疏水系統(tǒng)泄漏，其改進(jìn)措施為：

3.2.1 同壓力的疏水管路要盡可能的合并，減少管道長(zhǎng)度和閥門數(shù)量。

3.2.2 選用的閥門應(yīng)為質(zhì)量好、可靠性高、口碑好的閥門。

3.2.3 電動(dòng)球閥不宜作為疏水閥，選用球閥即可。

3.2.4 為防止閥門泄漏對(duì)機(jī)組正常運(yùn)行造成影響，可在電動(dòng)閥門前方設(shè)置手動(dòng)閥門，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)，可以通過(guò)手動(dòng)控制這些閥門來(lái)保證系統(tǒng)的正常工作，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性。

3.3 優(yōu)化運(yùn)行控制

3.3.1 對(duì)于使用噴嘴調(diào)節(jié)的汽輪機(jī)組，當(dāng)負(fù)荷高于80%以上時(shí)，應(yīng)通過(guò)運(yùn)行控制保證主蒸汽的溫度、壓力及再熱器的溫度在正常設(shè)計(jì)范圍；對(duì)于在滑壓運(yùn)行區(qū)域的汽輪機(jī)組，應(yīng)根據(jù)機(jī)組滑壓運(yùn)行曲線對(duì)主蒸汽的溫度、壓力及再熱器的溫度進(jìn)行嚴(yán)格的控制。

3.3.2 對(duì)隊(duì)除氧器排氣量和鍋爐排污量進(jìn)行嚴(yán)格控制，對(duì)系統(tǒng)的泄漏進(jìn)行治理，降低工質(zhì)帶走的熱損失，控制補(bǔ)水量，300MW的汽輪機(jī)組，補(bǔ)水率應(yīng)控制在1%以下。

3.3.3 完善工廠內(nèi)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的建設(shè)，開(kāi)發(fā)相應(yīng)地在線運(yùn)行能耗分析系統(tǒng)，并對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的泵和電機(jī)設(shè)備進(jìn)行變頻節(jié)能改造，提高設(shè)備運(yùn)行能效。

3.3.4 定期開(kāi)展機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行試驗(yàn)，如：不同負(fù)荷運(yùn)行方式的優(yōu)化，凝汽機(jī)組系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化加熱器水位控制優(yōu)化、合理安排膠球清洗的投運(yùn)時(shí)間等等，保證各子系統(tǒng)都工作在最優(yōu)狀態(tài)并相互之間配合良好。

3.4 進(jìn)行節(jié)能宣傳及管理

為了使機(jī)組經(jīng)濟(jì)可靠地運(yùn)行，電廠要加強(qiáng)節(jié)能降耗的宣傳，制訂相應(yīng)的節(jié)能年度目標(biāo)，并將節(jié)能作為企業(yè)的考核指標(biāo)來(lái)保證各項(xiàng)節(jié)能措施的落實(shí)。

3.4.1 加強(qiáng)燃煤采購(gòu)管理，保證使用的燃煤符合鍋爐設(shè)計(jì)要求。

3.4.2 完善節(jié)能管理，提高工作人員的節(jié)能環(huán)保意識(shí)，明確各級(jí)人員的節(jié)能工作職責(zé)，建立節(jié)能工作考核體系，如：發(fā)電煤耗、給水溫度、排煙溫度等等，以此來(lái)充分調(diào)動(dòng)操作人員的積極性，提高機(jī)組的運(yùn)行效率。

3.4.3 加強(qiáng)宣傳和技術(shù)交流，定期對(duì)節(jié)能工作進(jìn)行總結(jié)，為進(jìn)一步的節(jié)能降耗明確方向。

參考文獻(xiàn)

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