汽機(jī)熱力系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化

劉 宇

中國能源建設(shè)集團(tuán)東北電力第一工程有限公司

汽機(jī)熱力系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化

劉 宇

中國能源建設(shè)集團(tuán)東北電力第一工程有限公司

我國目前使用的汽輪機(jī)組仍以煤炭為主要能源，不僅能源消耗居高不下，而且污染物的排放量大，機(jī)組能效有限，這與當(dāng)下的社會(huì)需求不符。產(chǎn)生這種情況的主要原因是我國目前使用的汽輪機(jī)組中有相當(dāng)一部分過于老舊，熱力系統(tǒng)運(yùn)行故障頻發(fā)，令原本就不高的機(jī)組性能更難以發(fā)揮。因此，就需要對汽機(jī)的熱力系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。

汽機(jī)；熱力系統(tǒng)；優(yōu)化措施

汽機(jī)的工作環(huán)境較為特殊，所以對熱力系統(tǒng)本身的能效也有著嚴(yán)格的要求。為了保證汽機(jī)熱力系統(tǒng)的熱能利用率有所提高，需要對影響汽機(jī)熱力系統(tǒng)能效的因素有所了解，并根據(jù)一定的優(yōu)化原則對系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化。本文對汽機(jī)熱力系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化問題進(jìn)行的研究，對于促進(jìn)燃煤火電行業(yè)的發(fā)展具有一定的意義。

一、汽機(jī)熱力系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化

1、優(yōu)化改進(jìn)汽機(jī)本體

(1)冷卻蒸汽管的優(yōu)化改進(jìn)

汽機(jī)的高中壓缸之間存在冷卻蒸汽管，但前人的試驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)，該管段沒有實(shí)際作用，反而會(huì)導(dǎo)致不必要的能量損失，較新出廠的汽輪機(jī)組已經(jīng)取消了該構(gòu)件，但舊式的汽輪機(jī)組中該構(gòu)件依然存在。因此，有必要在優(yōu)化改進(jìn)時(shí)取消該蒸汽管，降低工質(zhì)能量損失，這樣一來不僅提高能效，而且對上下缸的運(yùn)行溫差有很明顯的改善作用。

(2)放汽管的優(yōu)化改進(jìn)

在1號和2號兩個(gè)高壓導(dǎo)汽管之間存在放汽管，但是由于這兩個(gè)高壓導(dǎo)汽管的距離非常近，所以內(nèi)部并不會(huì)積聚其太多的蒸汽，即使主汽門關(guān)閉，高壓缸調(diào)節(jié)級的后面也安有疏水閥，可以將這少量蒸汽及時(shí)排除出去。因此，該放汽管同樣可以取消，以抑制閥門內(nèi)漏，降低蒸汽損失。

(3)汽封間隙的優(yōu)化改進(jìn)

調(diào)節(jié)級動(dòng)葉的葉根和葉頂存在汽封間隙，在傳統(tǒng)的機(jī)組里，該汽封間隙為2.5毫米左右，為了進(jìn)一步令調(diào)節(jié)級的效率得到提升，該間隙可縮短為1.2毫米。不過汽封間隙減小，動(dòng)靜摩擦的發(fā)生幾率有增高的可能，但實(shí)測可知該改進(jìn)措施未對機(jī)組的正常運(yùn)作產(chǎn)生危害，所以可以實(shí)行。

2、機(jī)組能效的優(yōu)化

在進(jìn)行汽機(jī)熱力系統(tǒng)機(jī)組的能效優(yōu)化時(shí)，可以通過刪減設(shè)備疏水管和縮小汽封間隙和阻汽間隙進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。首先，在汽機(jī)的多個(gè)高壓導(dǎo)汽管之間存在著一定數(shù)量的疏水管。但是，由于系統(tǒng)高壓導(dǎo)汽管距離較近，內(nèi)部幾乎不會(huì)聚集大量蒸汽。而即使存有少量的蒸汽，也可以通過高壓缸調(diào)節(jié)級后面的疏水閥排出。因此，可以進(jìn)行這些疏水管的取消，以便進(jìn)行蒸汽損失的降低。其次，為了避免機(jī)組設(shè)備發(fā)生動(dòng)靜摩擦，一些機(jī)組設(shè)備的氣封間隙可達(dá) 2.5 毫米。但就實(shí)際情況而言，在機(jī)組可以正常運(yùn)行的條件下，該間隙可縮小至1.2毫米，從而進(jìn)行機(jī)組工作效率的提升。此外，在進(jìn)行汽機(jī)熱力系統(tǒng)優(yōu)化時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行阻汽片間隙夾層部位的蒸汽流動(dòng)的控制。而想要達(dá)成這一目標(biāo)，則需要嚴(yán)格進(jìn)行阻汽片間隙的控制。

3、優(yōu)化改進(jìn)疏水系統(tǒng)

(1)蒸汽管上疏水設(shè)備的優(yōu)化改進(jìn)

蒸汽管可以分為主熱蒸汽管和再熱蒸汽管，二者均存在疏水閥、疏水管等疏水設(shè)備，其中主蒸汽管母管部位的疏水管可以取消，高壓主蒸汽管門前部位的疏水則可以合并，再熱蒸汽管、高壓導(dǎo)管、中壓導(dǎo)管等處的疏水設(shè)備也可以分別合并。這種合并行為旨在減少疏水閥的閥門數(shù)量，降低閥門內(nèi)漏引發(fā)的熱能損失。不過需要注意的是，因?yàn)槭杷c(diǎn)和疏水閥門減少了，所以汽機(jī)的防進(jìn)水要求也提高了，所以該種改造需要額外增添防進(jìn)水措施。

(2)高壓缸上排氣設(shè)備的優(yōu)化改進(jìn)

汽輪機(jī)組啟動(dòng)中壓缸時(shí)，需要用到安裝在高壓缸上的排氣通風(fēng)閥，但中壓缸的啟動(dòng)功能是一個(gè)無效功能。因此，可以直接取消該通風(fēng)閥，還可以盡量保留高壓蒸汽。

(3)整體疏水管道的優(yōu)化改進(jìn)

為了令工質(zhì)熱能的利用更充分，可以優(yōu)化布置整體的疏水管道。具體來說：首先，直接排給凝汽器的高能級疏水可以先引導(dǎo)到低能級管段，以實(shí)現(xiàn)再利用；其次，多余、無效的疏水管要全部取消，低效的疏水管則可以考慮合并；第三，適當(dāng)增加手動(dòng)隔離閥的數(shù)量，降低氣動(dòng)疏水閥泄漏引起的損失。

(4)自動(dòng)疏水器的應(yīng)用

備用管道、暖管的疏水如果通過自動(dòng)疏水器來實(shí)現(xiàn)，可以獲得更高的控制程度，優(yōu)化熱力系統(tǒng)能效。自動(dòng)疏水器可以在積水高度達(dá)到固定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，自行開始排水，尤其是在軸封、小機(jī)、輔汽這些系統(tǒng)中，自動(dòng)疏水器和周圍環(huán)境基本能保持溫度一致，基本沒有工質(zhì)泄漏，抑制了蒸汽損失。因此，這些系統(tǒng)的疏水裝置盡量選用自動(dòng)疏水器是一種簡單、有效的優(yōu)化措施。

4、軸封系統(tǒng)能效優(yōu)化

進(jìn)行機(jī)組熱力系統(tǒng)的軸封系統(tǒng)的能效優(yōu)化，也可以進(jìn)行汽機(jī)熱力系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化。一方面，布萊登氣封具有間隙小、漏氣量低和磨損程度低的特點(diǎn)。所以，可以將汽機(jī)的高壓排汽平衡盤處、高壓缸前等位置的汽缸和軸封改造成布萊登氣封，以便進(jìn)行系統(tǒng)能效的提升。另一方面，可以增加軸封加熱器的面積，以便使其承受更多壓力，繼而提升系統(tǒng)熱能利用率。

5、輔助蒸汽系統(tǒng)能效優(yōu)化

在進(jìn)行汽機(jī)熱力系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化時(shí)，可以通過優(yōu)化輔助蒸汽系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)能效的提升。一方面，可以取消疏水?dāng)U容器，并將疏水引入凝汽器，以便提高系統(tǒng)熱能利用率。另一方面，可以以自動(dòng)疏水器代替疏水閥。而這樣一來，不僅可以保證輔助蒸汽系統(tǒng)的熱備用狀態(tài)，還能夠減少排入凝汽器的蒸汽量，從而進(jìn)行系統(tǒng)熱能利用率的提升。再者，也可以通過增加蒸汽冷卻器和疏水冷卻器進(jìn)行系統(tǒng)運(yùn)行的優(yōu)化。

結(jié)束語：

作為火力發(fā)電廠的核心組成部分，汽機(jī)熱力系統(tǒng)的熱能利用率對發(fā)電廠的整個(gè)效率有著重要的影響。但就目前來看，一些汽機(jī)熱力系統(tǒng)的能效顯然不高，以至于對機(jī)組效率影響很大。而對汽機(jī)熱力系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化，是提升汽機(jī)效率的有效途徑。因此，基于這種認(rèn)識，本文對汽機(jī)熱力系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化問題進(jìn)行了研究，以便為關(guān)注這一話題的人們提供參考。

[1]薛永和.淺析火電廠汽機(jī)運(yùn)行過程中的問題及應(yīng)對措施[J].黑龍江科技信息，2014，30：34.

[2]劉釗.云南復(fù)雜煤質(zhì)對火電廠生產(chǎn)運(yùn)行的影響研究[D].昆明理工大學(xué)，2014.