論汽輪機在運行中如何節約能源

高建春

摘 要：隨著社會經濟的日益發展，人們對電力的需求也逐漸增多，但是由于我國資源有限，節能降耗成為電力業內關注的最主要問題。文章主要研究熱電廠中的汽輪機運行，通過分析汽輪機運行機理等，研究如何使其在運行中的能量耗損量降到最低，提出建設性意見和方案，達到電力行業可持續發展的目標。

關鍵詞：汽輪機；運行管理；節能降耗

能源市場在日益激烈的競爭環境中，熱電廠之間的競爭也愈演愈烈，如何提高經濟效益，便成為熱電廠急需解決的主要問題之一。熱電廠的運作是一個化學能轉化成熱能和電能的過程，在此過程中，會有大量的能量消耗，節能降耗是提高熱電廠整體效益的關鍵，而提高能源的轉換效率，則是熱電廠節能的主要手段。在電廠的運作中，汽輪機發揮了重要的作用，同時汽輪機的能源消耗也很大，因此本文從汽輪機的運行著手，研究汽輪機在運行中如何節約能源，減少損失，對熱電廠總體收益的增加有重要的作用。

1 汽輪機工作機理

1.1 汽輪機運行機理

汽輪機是能夠將蒸汽熱能轉換為機械能，被應用于拖動發電機發電。是火電和核電的主要設備之一，它運行效率高、功率大、運行較為平穩、使用時間長。它的工作原理為：蒸汽流在一定溫度和壓力情況下經過穩定的噴嘴，并在噴嘴中不斷擴張，不斷消減蒸汽的壓力和溫度，提高其流動速度，從而完成蒸汽熱能與動能的轉換，汽輪機之所以會發出較大的功率，是源于其中不間斷的高速蒸汽流動，蒸汽在單位面積中可以通過巨大的流量。也正是因為汽輪機的高效運作，才導致其耗能較大。

1.2 汽輪機工作過程

蒸汽機的類別很多，按其運行機理可分為：反動力和沖動式汽輪機；

2 汽輪機的能耗分析

2.1 汽輪機組能耗比較高

引起汽輪機組較高的能量消耗原因主要有兩方面：汽輪機本身的噴嘴室和外缸比較容易變形，軸的兩端汽封和隔板的汽封存在嚴重的漏氣現象，低壓缸出汽邊容易受水的腐蝕，熱力系統較容易發生泄漏狀況，汽輪機組本身就存在嚴重的泄漏現象；在機組的調整作業方面，過高的冷卻水溫度、較高的凝汽器真空、實際的運作負荷和相應的參數不完全對應、沒有應用優化的運行技術及方式，這些都會增加汽輪機的能量耗損，從而加大熱電廠的經營成本。

2.2 空氣冷凝器存在缺陷

凝汽器的膠球清洗裝置很多性能較容易受沙塵和風的影響，沙塵會大量積聚在翅片管，從而使得翅片管的熱阻增加，凝汽器的傳輸熱量的性能惡化，引起機器通道的堵塞。在負風壓地區，風機吸入的空氣量相對較少，使得凝汽器中的熱氣不能夠順暢的流動。另外，凝結水的溶氧超標時，能夠加速設備和管道的腐蝕，凝汽器在冬季較容易出現流量不順暢和大量凝集問題，嚴重影響汽輪機的運行。

3 節能降耗措施

提高凝汽器的真空度可以降低汽耗、熱耗，提高汽輪發電機的運作效率。具體節約能源和降低損耗的方法歸結如下。

3.1 保持凝汽器的最適宜真空

汽輪機最常用的凝汽器為表面式。維持凝汽器的最適宜真空，既可以提高機組的做功能力，又能夠減少燃料量，進而讓機組更加經濟的運作。在機組正常運作情況下，維持凝汽器最適宜的真空應該采取以下措施：一是保持良好的嚴密性。保障兩周一次的嚴密性試驗，包括漏水試驗等。若在檢查中發現真空系統不夠嚴密，影響到機組的真空，應該立即查找不嚴之處，進行維修護理。二是對射水泵及時進行作業維護，包括水位是否在正常范圍內，水溫高低情況，若出現異常，及時換水，維持池水溫度不超過25℃。三是對水的品質應加強監督管理，及時對凝汽器進行除垢，定期對膠球進行清洗，從而提高凝汽器銅管的換熱效率。四是凝結水的水位要保持在正常水位范圍內，凝結器空間隨著凝汽器水位的升高而減少，冷卻面積也隨之減少，凝汽器真空度下降。

3.2 適當提高給水溫度

給水溫度與鍋爐燃料量變化和鍋爐燃燒有著緊密的聯系，若是給水溫度低，鍋爐供電煤的損耗會增加，同時排煙的熱能也會加大，熱消耗會同時增大，從而減小鍋爐效率。要對加熱裝置充分利用，來提高給水的溫度。經大體估算，給水溫度每提高1 ℃，電廠的耗煤率就會減小0.2%左右。提高給水的詳細措施如表2所示。

3.3 合理管理高壓調門

機組運行要求盡量減少調節閥門的節流損失，提高汽輪機的效率。通常閥門的節流損失在閥門接近全關或接近最大流量時達到最小。順序閥門控制方式下，只有一個高壓調節閥進行開度調節，其余的閥門保持全開或全關，這樣減少了節流損失，提高機組熱效率。經過運行計算得出，#3、4機組在120 W負荷以下是，目標值設為114，#1、2高壓調門全開，#4高壓調門全關，由#3高壓調門來調節；負在120 W以上，目標值設為120，#1、2、3高壓調門全開，由#4高壓調門來調節。可以達到減少節流損失，提高機組效率。

3.4 汽輪機運作及停止

一是汽輪機的運作。汽輪機的運行方式為定-滑-定，在比較低的負荷下為了保障給水泵軸臨界轉速的限制、燃燒的平穩性、鍋爐中水的循環情況，從而應用低水平的定壓調節；噴嘴調解則應用于高負荷區域，為了保障高效率的機組選擇使用變換通流面積的措施；在中間區域的壓力區應用一個或兩個現來調整汽門閉合處于滑動和壓力的工作情形，與此同時加減負荷則是靠鍋爐調整壓力來實現。汽輪機的此種運行方式能夠很好的適應負荷的改變，可以提供機組一次調頻的需求，這種方式之所以可以減少節流的耗損，是因為僅有一個調節汽門沒有完全開啟。汽輪機在較高壓力工作時，應該合理范圍內提高主汽壓力和溫度，從而為加熱器有較高的利用率做出保障，加熱器水位也應該在合理范圍內做出調整，降低加熱器兩端的差距來提高給水溫度。凝汽器本身除氧能力下降也是影響機組效率的關鍵因素。有些鈦管完全處于凝結水中，是由于凝汽器中存在過高的凝結水，凝結水在持續冷卻過程中造成超冷狀態，從而增加機組冷卻的源頭損失，據統計大約1℃過冷減少對應0.5%的機組熱耗率降低。因此，維持正常的凝汽器水位，對汽輪機的運行調整起到非常重要的作用。二是汽輪機的停止。汽輪機采用滑參數用來正常停機或是非計劃停機，不僅能夠完全利用鍋爐的剩余熱量發電，又能夠使汽輪機和鍋爐裝置的溫度降低，有助于對裝置進行檢修。

4 結語

節能降耗在熱電廠運作中起到關鍵的作用，能夠提高資源利用率，減少企業成本，降低對空氣的污染程度，實現熱電廠能源的可持續性發展，是一種全新的經濟發展模式。熱電廠的汽輪機實行節能降耗后能夠大大提高本廠的各項收益，促進電廠的經濟發展，汽輪機的節能降耗措施主要有保持凝汽器的最適宜真空、適當提高給水溫度、汽輪機的運行管理等。由于節約能源和降低損耗方案有多種，不僅僅對于汽輪機工作方面的調整和改進，要定期對熱電廠中所有的機器進行維護，總結經驗，避免能量耗損，降低發電成本，為企業創造更加客觀的效益。

參考文獻

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