淺析火電廠汽輪機(jī)運(yùn)行及優(yōu)化

王學(xué)文++馮金剛

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的快速發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)電能的需求量不斷增加，電廠作為電能的生產(chǎn)企業(yè)，在當(dāng)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(chǎn)效率，對(duì)機(jī)組和設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化、改造，從而達(dá)到高效、節(jié)能的目的。汽輪機(jī)作為電廠非常重要的設(shè)備之一，在電廠運(yùn)營(yíng)過(guò)程中處于常期的運(yùn)行狀態(tài)下，屬于高能耗設(shè)備，所以需要加快對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行和優(yōu)化的力度，從而提高汽輪機(jī)的生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：火電廠 汽輪機(jī) 原理 結(jié)構(gòu) 優(yōu)化運(yùn)行

中圖分類(lèi)號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）06（a）-0074-01

1 火電廠汽輪機(jī)的工作原理

汽輪機(jī)作為火力發(fā)電廠運(yùn)行中重要的設(shè)備，其屬于旋轉(zhuǎn)式動(dòng)力機(jī)械，可以將鍋爐傳遞過(guò)來(lái)的蒸汽經(jīng)過(guò)環(huán)形配置的噴嘴和動(dòng)葉，從而使蒸汽的熱能接化為機(jī)械能。在汽輪機(jī)工作中，以不同形式進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)化，則運(yùn)行時(shí)的工作原理也各不相同。如果按照汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)不同可將汽輪機(jī)分為單級(jí)汽輪機(jī)和多級(jí)汽輪機(jī)。

汽輪機(jī)的級(jí)通常會(huì)根據(jù)蒸汽能量值在汽輪機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的方式來(lái)將其分為三種，即速度級(jí)、沖動(dòng)級(jí)及反動(dòng)級(jí)。速度級(jí)通常情況下是利用兩列動(dòng)葉，然后對(duì)蒸汽在噴嘴處膨脹的動(dòng)能分幾次來(lái)進(jìn)行利用；沖動(dòng)級(jí)是指蒸汽在噴嘴處膨脹的速度來(lái)使噴嘴流道截面積逐漸減小，從而使蒸汽的流動(dòng)速度加快。而反動(dòng)級(jí)則是蒸汽在動(dòng)葉和靜葉的流道中發(fā)生膨脹，從而導(dǎo)致蒸汽在動(dòng)葉的流道中速度加快，流動(dòng)性能提高。如果從做功能力進(jìn)行比較，則在相同條件下，雙列速度級(jí)會(huì)6～8個(gè)反動(dòng)級(jí)或3～4個(gè)沖級(jí)的做功能力是相等的。所以在機(jī)組中不建議采用多級(jí)汽輪機(jī)的情況下，則在蒸汽的等熵焓降大于一般的沖動(dòng)級(jí)或反動(dòng)級(jí)所能有效利用的限度時(shí)采用一個(gè)速度級(jí)，這是最佳的策略，不僅高效而且實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目的。

對(duì)于等熵焓降的利用，在單級(jí)汽輪機(jī)上所能利用的較少，通常情況下為了實(shí)現(xiàn)對(duì)熵焓降的有效利用，則宜采用多級(jí)汽輪機(jī)。而且多級(jí)汽輪機(jī)在工作中具有顯著的特點(diǎn)，首先即是其在上級(jí)的余速損失可以在下一級(jí)中再一次得到有效的利用，達(dá)到降能的目的，其次是運(yùn)行時(shí)各級(jí)等熵焓降之各大于整個(gè)汽輪機(jī)的等熵焓降，而且兩者之間的比值大于1。所以在實(shí)際運(yùn)行中，多級(jí)汽輪機(jī)總的內(nèi)效率與各級(jí)平均內(nèi)效率相比是具有一定優(yōu)勢(shì)的。

2 火力發(fā)電廠汽輪機(jī)運(yùn)行現(xiàn)狀

汽輪機(jī)組的運(yùn)行效率和運(yùn)行時(shí)的經(jīng)濟(jì)性能，通過(guò)汽輪機(jī)組的設(shè)計(jì)、制造和安裝都有一定的改善作用，但在實(shí)際汽輪機(jī)組運(yùn)行時(shí)，則存在著諸多問(wèn)題使機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性受到影響。汽輪機(jī)組運(yùn)行時(shí)如果各項(xiàng)指標(biāo)都處于額定的范圍內(nèi)，則不會(huì)對(duì)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來(lái)較大的影響，一旦各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)都高于額定的參數(shù)，則會(huì)給機(jī)組的運(yùn)行帶來(lái)安全隱患，如回?zé)峒訜崞鳌⑸釗p失和給水部分旁路漏流等，都無(wú)法滿足機(jī)組正常的運(yùn)行要求。因?yàn)楫?dāng)回?zé)峒訜崞鞒霈F(xiàn)問(wèn)題時(shí)，極易導(dǎo)致事故的發(fā)生，而旁路門(mén)關(guān)閉不嚴(yán)時(shí)還會(huì)導(dǎo)致泄漏，使加熱器進(jìn)水時(shí)會(huì)走旁路，有效的降低了機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性能。而當(dāng)加熱器上端差增大時(shí)，出水的溫度則會(huì)降低，從而使本級(jí)的抽汽量銳減，而高一級(jí)的抽汽量則會(huì)增加。而當(dāng)加熱器下端差增大時(shí)，情況則會(huì)相反。而切除加熱器后，水泵的給水溫度則會(huì)與正常給水溫度存在著較大的差距，這樣就會(huì)導(dǎo)致循環(huán)時(shí)平均吸熱溫度降低，從而降低循環(huán)效率。對(duì)于加熱器旁路泄漏的問(wèn)題，如果泄漏量較大，則所給運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性帶來(lái)的影響也較大。目前很多加熱器進(jìn)行疏水時(shí)都會(huì)采用疏水泵來(lái)進(jìn)行切換，這就需要準(zhǔn)備備用的疏水泵，否則當(dāng)疏水泵發(fā)生故障時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致疏水直接排入到凝汽器內(nèi)，導(dǎo)致故障的發(fā)生，使機(jī)組無(wú)法正常運(yùn)行。

3 火力發(fā)電廠汽輪機(jī)運(yùn)行優(yōu)化

3.1 回?zé)峒訜崞鞯膬?yōu)化

回?zé)峒訜崞骰痣姍C(jī)組的正常運(yùn)行有著重要作用，新型的系統(tǒng)較之原有系統(tǒng)有著更高的效率。優(yōu)化的汽輪機(jī)的各級(jí)抽汽存在能級(jí)的差別。這種情況下，只要抽汽的壓力越高那么改級(jí)抽汽返回汽輪機(jī)時(shí)做的功就會(huì)越多。能力就越強(qiáng)，能級(jí)也就會(huì)越高。汽輪機(jī)的回?zé)嵯到y(tǒng)可以增強(qiáng)抽汽在汽油機(jī)內(nèi)的做功效率.其影響主要表現(xiàn)在加熱器的上端差、下端差和抽汽壓損的變化上。新型的優(yōu)化系統(tǒng)能夠是汽輪機(jī)更加優(yōu)化的運(yùn)行，因?yàn)槠鋼碛幸粋€(gè)端差的盡可能的接近設(shè)計(jì)值的合理的運(yùn)行范圍。

3.2 給水泵的優(yōu)化

電動(dòng)給水泵原有的運(yùn)行方式是定速給水泵方式，定速給水泵的運(yùn)行依靠的是鍋爐給水閥門(mén)的調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)方式的缺點(diǎn)就是當(dāng)機(jī)組運(yùn)行于低負(fù)荷時(shí)，閥門(mén)的節(jié)流損失比較的大。而優(yōu)化的變速給水泵的特點(diǎn)就是依靠變動(dòng)轉(zhuǎn)速、平移泵的特性曲線來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這種給水泵相對(duì)于定速給水泵來(lái)說(shuō)有著非常明顯的優(yōu)勢(shì)，其優(yōu)點(diǎn)在于不用給水調(diào)節(jié)閥改變給水流量，特別是在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，其節(jié)能的效果非常的顯著，同時(shí)這種方式可以有效的改善氣動(dòng)泵組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。因我廠使用的是電動(dòng)液力耦合式給水泵，出于綜合考慮，未進(jìn)行變頻優(yōu)化。但對(duì)兩臺(tái)機(jī)組的4臺(tái)凝結(jié)泵進(jìn)行了變頻優(yōu)化，一臺(tái)機(jī)的兩臺(tái)凝結(jié)泵使用一組變頻設(shè)備，通常一臺(tái)變頻運(yùn)行，另一臺(tái)工頻備用，運(yùn)行泵遇有故障，可以立即工頻啟動(dòng)備用泵，既不影響機(jī)組安全運(yùn)行，又降低了優(yōu)化成本。經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行觀察，節(jié)能效果明顯。

3.3 凝汽器真空抽氣系統(tǒng)的優(yōu)化

凝汽器真空抽氣系統(tǒng)是火電機(jī)組的重要組成部分，凝汽器真空抽氣系統(tǒng)對(duì)火電機(jī)組正常的運(yùn)行有著重要的影響。原有的抽氣系統(tǒng)設(shè)備故障幾率比較的大，同時(shí)當(dāng)真空系統(tǒng)漏氣量比較的大時(shí)，會(huì)在一定程度上出現(xiàn)水環(huán)真空泵過(guò)載的現(xiàn)象，使機(jī)組遭到破壞。通過(guò)使凝結(jié)器內(nèi)部保持真空的狀態(tài)的優(yōu)化方法來(lái)有效的提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行性能。優(yōu)化的系統(tǒng)由于具有提高電廠熱力循環(huán)效率等各種特點(diǎn)，因此也得到了比較廣泛的應(yīng)用。

3.4 軸封系統(tǒng)的優(yōu)化

汽輪機(jī)的軸端汽封又叫汽輪機(jī)軸封，其作用是防止外界空氣進(jìn)入汽輪機(jī)，與汽輪機(jī)內(nèi)的蒸汽混合，減小蒸汽泄漏量，從而減小化學(xué)補(bǔ)水量和防止高能位的工作介質(zhì)向低能位流動(dòng)。作為汽輪機(jī)的易損件和必備部件，汽輪機(jī)的軸封的漏汽損失約占內(nèi)部損失的1/3左右。近年隨著汽輪機(jī)密封技術(shù)的不斷發(fā)展，汽輪機(jī)運(yùn)行的安全可靠性和機(jī)組熱效率都得到相應(yīng)改善，有效的提高機(jī)組熱效率，減小燃料耗量，改善了電廠的經(jīng)濟(jì)性。

4 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，我國(guó)對(duì)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(wèn)題，所以高效利用能源已成為各行業(yè)迫切需要解決的重要問(wèn)題。火電廠作為我國(guó)電早的發(fā)電模式，在我國(guó)發(fā)電行業(yè)中占有極其重要的位置，但目前我國(guó)火力發(fā)電的成本還相對(duì)較高，所以為了更好的滿足國(guó)家能源戰(zhàn)略和環(huán)境保護(hù)的要求，則需要對(duì)火力發(fā)電的汽輪機(jī)組進(jìn)行不斷優(yōu)化，從而提高汽輪機(jī)運(yùn)行的效率，增加運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，實(shí)現(xiàn)火電廠運(yùn)行的節(jié)能、增效目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 馬曉芳.汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的研究[J].電站系統(tǒng)工程，2002（6）.

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

[3] 方慶海.火電機(jī)組節(jié)能潛力診斷方法研究與應(yīng)用[J].動(dòng)力工程，2011（11）.endprint