淺析火電廠汽輪機運行及優化

王學文++馮金剛

摘 要：隨著經濟和社會的快速發展，各行各業對電能的需求量不斷增加，電廠作為電能的生產企業，在當前能源需求不斷緊張的情況下，需要不斷的提升自身的生產效率，對機組和設備進行優化、改造，從而達到高效、節能的目的。汽輪機作為電廠非常重要的設備之一，在電廠運營過程中處于常期的運行狀態下，屬于高能耗設備，所以需要加快對汽輪機運行和優化的力度，從而提高汽輪機的生產效率。

關鍵詞：火電廠 汽輪機 原理 結構 優化運行

中圖分類號：TM621 文獻標志碼：A 文章編號：1674-098X（2014）06（a）-0074-01

1 火電廠汽輪機的工作原理

汽輪機作為火力發電廠運行中重要的設備，其屬于旋轉式動力機械，可以將鍋爐傳遞過來的蒸汽經過環形配置的噴嘴和動葉，從而使蒸汽的熱能接化為機械能。在汽輪機工作中，以不同形式進行能量的轉化，則運行時的工作原理也各不相同。如果按照汽輪機的結構不同可將汽輪機分為單級汽輪機和多級汽輪機。

汽輪機的級通常會根據蒸汽能量值在汽輪機內轉換為機械能的方式來將其分為三種，即速度級、沖動級及反動級。速度級通常情況下是利用兩列動葉，然后對蒸汽在噴嘴處膨脹的動能分幾次來進行利用；沖動級是指蒸汽在噴嘴處膨脹的速度來使噴嘴流道截面積逐漸減小，從而使蒸汽的流動速度加快。而反動級則是蒸汽在動葉和靜葉的流道中發生膨脹，從而導致蒸汽在動葉的流道中速度加快，流動性能提高。如果從做功能力進行比較，則在相同條件下，雙列速度級會6～8個反動級或3～4個沖級的做功能力是相等的。所以在機組中不建議采用多級汽輪機的情況下，則在蒸汽的等熵焓降大于一般的沖動級或反動級所能有效利用的限度時采用一個速度級，這是最佳的策略，不僅高效而且實現了節能的目的。

對于等熵焓降的利用，在單級汽輪機上所能利用的較少，通常情況下為了實現對熵焓降的有效利用，則宜采用多級汽輪機。而且多級汽輪機在工作中具有顯著的特點，首先即是其在上級的余速損失可以在下一級中再一次得到有效的利用，達到降能的目的，其次是運行時各級等熵焓降之各大于整個汽輪機的等熵焓降，而且兩者之間的比值大于1。所以在實際運行中，多級汽輪機總的內效率與各級平均內效率相比是具有一定優勢的。

2 火力發電廠汽輪機運行現狀

汽輪機組的運行效率和運行時的經濟性能，通過汽輪機組的設計、制造和安裝都有一定的改善作用，但在實際汽輪機組運行時，則存在著諸多問題使機組運行的經濟性受到影響。汽輪機組運行時如果各項指標都處于額定的范圍內，則不會對機組的經濟運行帶來較大的影響，一旦各項運行指標都高于額定的參數，則會給機組的運行帶來安全隱患，如回熱加熱器、散熱損失和給水部分旁路漏流等，都無法滿足機組正常的運行要求。因為當回熱加熱器出現問題時，極易導致事故的發生，而旁路門關閉不嚴時還會導致泄漏，使加熱器進水時會走旁路，有效的降低了機組的熱經濟性能。而當加熱器上端差增大時，出水的溫度則會降低，從而使本級的抽汽量銳減，而高一級的抽汽量則會增加。而當加熱器下端差增大時，情況則會相反。而切除加熱器后，水泵的給水溫度則會與正常給水溫度存在著較大的差距，這樣就會導致循環時平均吸熱溫度降低，從而降低循環效率。對于加熱器旁路泄漏的問題，如果泄漏量較大，則所給運行的經濟性帶來的影響也較大。目前很多加熱器進行疏水時都會采用疏水泵來進行切換，這就需要準備備用的疏水泵，否則當疏水泵發生故障時，則會導致疏水直接排入到凝汽器內，導致故障的發生，使機組無法正常運行。

3 火力發電廠汽輪機運行優化

3.1 回熱加熱器的優化

回熱加熱器火電機組的正常運行有著重要作用，新型的系統較之原有系統有著更高的效率。優化的汽輪機的各級抽汽存在能級的差別。這種情況下，只要抽汽的壓力越高那么改級抽汽返回汽輪機時做的功就會越多。能力就越強，能級也就會越高。汽輪機的回熱系統可以增強抽汽在汽油機內的做功效率.其影響主要表現在加熱器的上端差、下端差和抽汽壓損的變化上。新型的優化系統能夠是汽輪機更加優化的運行，因為其擁有一個端差的盡可能的接近設計值的合理的運行范圍。

3.2 給水泵的優化

電動給水泵原有的運行方式是定速給水泵方式，定速給水泵的運行依靠的是鍋爐給水閥門的調節，這種調節方式的缺點就是當機組運行于低負荷時，閥門的節流損失比較的大。而優化的變速給水泵的特點就是依靠變動轉速、平移泵的特性曲線來實現的，這種給水泵相對于定速給水泵來說有著非常明顯的優勢，其優點在于不用給水調節閥改變給水流量，特別是在低負荷運行時，其節能的效果非常的顯著，同時這種方式可以有效的改善氣動泵組的運行經濟性。因我廠使用的是電動液力耦合式給水泵，出于綜合考慮，未進行變頻優化。但對兩臺機組的4臺凝結泵進行了變頻優化，一臺機的兩臺凝結泵使用一組變頻設備，通常一臺變頻運行，另一臺工頻備用，運行泵遇有故障，可以立即工頻啟動備用泵，既不影響機組安全運行，又降低了優化成本。經長期運行觀察，節能效果明顯。

3.3 凝汽器真空抽氣系統的優化

凝汽器真空抽氣系統是火電機組的重要組成部分，凝汽器真空抽氣系統對火電機組正常的運行有著重要的影響。原有的抽氣系統設備故障幾率比較的大，同時當真空系統漏氣量比較的大時，會在一定程度上出現水環真空泵過載的現象，使機組遭到破壞。通過使凝結器內部保持真空的狀態的優化方法來有效的提高機組的經濟運行性能。優化的系統由于具有提高電廠熱力循環效率等各種特點，因此也得到了比較廣泛的應用。

3.4 軸封系統的優化

汽輪機的軸端汽封又叫汽輪機軸封，其作用是防止外界空氣進入汽輪機，與汽輪機內的蒸汽混合，減小蒸汽泄漏量，從而減小化學補水量和防止高能位的工作介質向低能位流動。作為汽輪機的易損件和必備部件，汽輪機的軸封的漏汽損失約占內部損失的1/3左右。近年隨著汽輪機密封技術的不斷發展，汽輪機運行的安全可靠性和機組熱效率都得到相應改善，有效的提高機組熱效率，減小燃料耗量，改善了電廠的經濟性。

4 結語

近年來，我國對能源的需求量不斷增加，而且全世界都面臨著能源緊缺的問題，所以高效利用能源已成為各行業迫切需要解決的重要問題。火電廠作為我國電早的發電模式，在我國發電行業中占有極其重要的位置，但目前我國火力發電的成本還相對較高，所以為了更好的滿足國家能源戰略和環境保護的要求，則需要對火力發電的汽輪機組進行不斷優化，從而提高汽輪機運行的效率，增加運行的經濟性，實現火電廠運行的節能、增效目標。

參考文獻

[1] 馬曉芳.汽輪機運行時經濟運行方式的研究[J].電站系統工程，2002（6）.

[2] 劉成龍.談火電廠汽輪機低真空運行的原因及對策[J].黑龍江科技信息，2013（34）.

[3] 方慶海.火電機組節能潛力診斷方法研究與應用[J].動力工程，2011（11）.endprint