探究燃煤電廠汽輪機節能降耗的方法

楊斌

燃煤電廠在國內發電企業中占據相當大的一塊比重，這些電廠的經濟運行直接影響到能源的節約和發電成本的高低，進而影響到發電企業利潤的大小。所以實現燃煤電廠的節能減排既是環境保護的要求也是燃煤電廠提高盈利能力的有效途徑。燃煤電廠涉及到的主要設備包括鍋爐、汽輪機、發電機、凝汽器、高壓加熱器、除氧器、低壓加熱器以及省煤器等設備。汽輪機是燃煤電廠中將蒸汽的內能轉化為機械能的重要設備，汽輪機能量的合理利用直接影響到電廠對能源的利用率。提升汽輪機效率，實現汽輪機的節能降耗具有深刻的現實意義。實現汽輪機的節能降耗一般可以從三個方面入手：汽輪機本體的改造、汽輪機冷端優化以及汽輪機運行優化。

一、汽輪機常見的能源浪費問題

了解汽輪機常見問題是改進汽輪機實現燃煤機組節能減排的前提，汽輪機能源的浪費一般是由多方面引起的，一方面汽輪機長時間運行難免會發生一些常見的故障，無法及時處理就會引起汽輪機運行性能的下降甚至引發安全事故；另一方面即使汽輪機運行正常不存在任何的故障，汽輪機設計不合理不能高效的利用蒸汽的內能將會直接導致能源的浪費，再者汽輪機運行管理不善，使汽輪機長時間處于非正常工況下運行會使汽輪機效率明顯下降，最后引起汽輪機運行效率降低的一個重要因素就是汽輪機冷端溫度和真空的控制，改進汽輪機冷端設備，合理提高凝汽器真空度將實現汽輪機運行效率的提升。

二、汽輪機本體改造

目前，國內部分機組的汽輪機在設計建造過程與實際運行中存在一些問題，可以通過一些改進實現其運行性能的提升，當然在改造過程中要結合成本和汽輪機運行性能的提升。汽輪機在設計中常見的問題主要包括如下幾點內容：（1）汽輪機設計不合理，汽輪機機組通流子午面設計不夠光滑，從而造成蒸汽通流過程不必要的能量損失；（2）有些機組的汽輪機葉片仍然采用直葉形葉片，葉形空氣動力學性能差，葉型損失較大，通過設計和采用先進的彎扭葉形葉片可以大幅度降低因葉形設計不合理而造成的損失，提高機組的運行效率；（3）由于級組設計的不合理性，汽輪機級間焓降的分配不夠合理，級效率低，造成不必要的蒸汽的能量損失，使機組運行性能降低。針對以上問題，本文提出了汽輪機節能改造的幾點措施和建議：（1）葉片采用全三維設計技術進行流道優化分析，并且盡量采用目前較為先進的彎扭葉形作為葉形的設計基礎。采用數控工藝和設備進行加工，提高加工的精度，降低因葉形設計不合理造成的損失，保證葉片的型線和氣動性能符合設計要求。（2）取消高壓汽缸法蘭螺栓加熱裝置，采用加厚窄法蘭，既能簡化結構，又使機組起動時操作方便，充分適應調峰運行。前軸承座定中心凸肩由固定式改為可調整式結構。（3）不改變高壓導汽管以及各抽汽口的位置，不改變原來的回熱系統。（4）前軸承箱、軸承座安裝位置以及汽缸與前后軸承座的聯接方式不改變。

三、汽輪機冷端優化

所謂的汽輪機冷端優化，是對汽輪機凝汽器背壓進行控制，提高汽輪機末端排汽的壓力，從而提高熱力系統整個循環的效率，降低機組的能耗，達到節能減排的目的。本文主要提供了兩種改造方案：（1）真空系統的改造技術。其實上，在電廠實際運行過程中凝汽器真空的控制對機組的運行是十分重要的一個指標，改造凝汽器優化汽輪機的真空系統可以提高機組的運行效率、性能。真空系統的改造屬于發電廠的節能領域中的一項，它主要是針對水環式真空泵的抽氣系統設計的一項裝置。通過智能的制冷系統，給真空泵提供低溫度的水，從而使真空泵的抽氣效率提高，并同時降低了凝汽器的壓力，通過這種方式提高凝汽器的壓力，獲得節能的效果。（2）設計時采用雙背壓式凝汽器，雙倍壓式凝汽器相對于普通凝器來說有其獨特的優勢。

四、汽輪機運行優化

汽輪機的閥門調節一般有兩種方式。一種為單閥調節，即通過調整汽輪機蒸汽參數來進行調節，這種調節方式難免在調節閥門過程中產生節流損失，造成能量的損失；另一種為順序閥調節，即通過噴嘴來實現蒸汽閥門的開關，這樣做一個優勢就是當一個閥門全開時將不會存在節流損失，相對于單閥調節來說可以有效提升機組在非額定工況下的運行效率。當前汽輪機的配汽方式主要是復合型的配汽方式，這種方式在啟動或者低負荷階段，都可以通過單閥的方式來實現汽輪機的運行，也可以在額定負荷下，通過順序閥來實現汽輪機的配汽運行。但是，這種復合型的配汽方式在高負荷作用時，可以有著相對較高的效率，然而在低負荷作用時，這種配汽方式的弊端逐漸凸顯，即節流的損失很大。為了實現汽輪機運行的優化，故對汽輪機的配汽方式進行優化，實現節能降耗、提升經濟性的目的。

實現燃煤電廠汽輪機的節能減排是實現燃煤電廠節能降耗提高其運行經濟性的重要途徑和方法，汽輪機屬于燃煤電廠中的大型旋轉設備，了解并熟悉燃煤電廠中常見的能源浪費問題是實現電廠節能減排的前提。本文從燃煤電廠汽輪機能源浪費常見問題出發，從汽輪機本體改造、汽輪機冷端優化以及汽輪機運行優化三個方面討論了汽輪機節能降耗的可行措施和方案。本文的分析結果可以為燃煤電廠汽輪機節能改造提供一些可行的建議。