汽機熱力系統運行優化

劉 宇

中國能源建設集團東北電力第一工程有限公司

汽機熱力系統運行優化

劉 宇

中國能源建設集團東北電力第一工程有限公司

我國目前使用的汽輪機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，機組能效有限，這與當下的社會需求不符。產生這種情況的主要原因是我國目前使用的汽輪機組中有相當一部分過于老舊，熱力系統運行故障頻發，令原本就不高的機組性能更難以發揮。因此，就需要對汽機的熱力系統進行優化。

汽機；熱力系統；優化措施

汽機的工作環境較為特殊，所以對熱力系統本身的能效也有著嚴格的要求。為了保證汽機熱力系統的熱能利用率有所提高，需要對影響汽機熱力系統能效的因素有所了解，并根據一定的優化原則對系統的運行進行優化。本文對汽機熱力系統運行優化問題進行的研究，對于促進燃煤火電行業的發展具有一定的意義。

一、汽機熱力系統的運行優化

1、優化改進汽機本體

(1)冷卻蒸汽管的優化改進

汽機的高中壓缸之間存在冷卻蒸汽管，但前人的試驗已經證實，該管段沒有實際作用，反而會導致不必要的能量損失，較新出廠的汽輪機組已經取消了該構件，但舊式的汽輪機組中該構件依然存在。因此，有必要在優化改進時取消該蒸汽管，降低工質能量損失，這樣一來不僅提高能效，而且對上下缸的運行溫差有很明顯的改善作用。

(2)放汽管的優化改進

在1號和2號兩個高壓導汽管之間存在放汽管，但是由于這兩個高壓導汽管的距離非常近，所以內部并不會積聚其太多的蒸汽，即使主汽門關閉，高壓缸調節級的后面也安有疏水閥，可以將這少量蒸汽及時排除出去。因此，該放汽管同樣可以取消，以抑制閥門內漏，降低蒸汽損失。

(3)汽封間隙的優化改進

調節級動葉的葉根和葉頂存在汽封間隙，在傳統的機組里，該汽封間隙為2.5毫米左右，為了進一步令調節級的效率得到提升，該間隙可縮短為1.2毫米。不過汽封間隙減小，動靜摩擦的發生幾率有增高的可能，但實測可知該改進措施未對機組的正常運作產生危害，所以可以實行。

2、機組能效的優化

在進行汽機熱力系統機組的能效優化時，可以通過刪減設備疏水管和縮小汽封間隙和阻汽間隙進行優化改進。首先，在汽機的多個高壓導汽管之間存在著一定數量的疏水管。但是，由于系統高壓導汽管距離較近，內部幾乎不會聚集大量蒸汽。而即使存有少量的蒸汽，也可以通過高壓缸調節級后面的疏水閥排出。因此，可以進行這些疏水管的取消，以便進行蒸汽損失的降低。其次，為了避免機組設備發生動靜摩擦，一些機組設備的氣封間隙可達 2.5 毫米。但就實際情況而言，在機組可以正常運行的條件下，該間隙可縮小至1.2毫米，從而進行機組工作效率的提升。此外，在進行汽機熱力系統優化時，應該進行阻汽片間隙夾層部位的蒸汽流動的控制。而想要達成這一目標，則需要嚴格進行阻汽片間隙的控制。

3、優化改進疏水系統

(1)蒸汽管上疏水設備的優化改進

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、高壓導管、中壓導管等處的疏水設備也可以分別合并。這種合并行為旨在減少疏水閥的閥門數量，降低閥門內漏引發的熱能損失。不過需要注意的是，因為疏水點和疏水閥門減少了，所以汽機的防進水要求也提高了，所以該種改造需要額外增添防進水措施。

(2)高壓缸上排氣設備的優化改進

汽輪機組啟動中壓缸時，需要用到安裝在高壓缸上的排氣通風閥，但中壓缸的啟動功能是一個無效功能。因此，可以直接取消該通風閥，還可以盡量保留高壓蒸汽。

(3)整體疏水管道的優化改進

為了令工質熱能的利用更充分，可以優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到低能級管段，以實現再利用；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，適當增加手動隔離閥的數量，降低氣動疏水閥泄漏引起的損失。

(4)自動疏水器的應用

備用管道、暖管的疏水如果通過自動疏水器來實現，可以獲得更高的控制程度，優化熱力系統能效。自動疏水器可以在積水高度達到固定標準時，自行開始排水，尤其是在軸封、小機、輔汽這些系統中，自動疏水器和周圍環境基本能保持溫度一致，基本沒有工質泄漏，抑制了蒸汽損失。因此，這些系統的疏水裝置盡量選用自動疏水器是一種簡單、有效的優化措施。

4、軸封系統能效優化

進行機組熱力系統的軸封系統的能效優化，也可以進行汽機熱力系統的運行優化。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。所以，可以將汽機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，以便進行系統能效的提升。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，繼而提升系統熱能利用率。

5、輔助蒸汽系統能效優化

在進行汽機熱力系統的運行優化時，可以通過優化輔助蒸汽系統進行系統能效的提升。一方面，可以取消疏水擴容器，并將疏水引入凝汽器，以便提高系統熱能利用率。另一方面，可以以自動疏水器代替疏水閥。而這樣一來，不僅可以保證輔助蒸汽系統的熱備用狀態，還能夠減少排入凝汽器的蒸汽量，從而進行系統熱能利用率的提升。再者，也可以通過增加蒸汽冷卻器和疏水冷卻器進行系統運行的優化。

結束語：

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

[1]薛永和.淺析火電廠汽機運行過程中的問題及應對措施[J].黑龍江科技信息，2014，30：34.

[2]劉釗.云南復雜煤質對火電廠生產運行的影響研究[D].昆明理工大學，2014.