火電廠汽輪機的優化運行策略探討

新疆生產建設兵團興新職業技術學院 咸鳳萍 他國山

火電廠汽輪機的優化運行策略探討

新疆生產建設兵團興新職業技術學院 咸鳳萍 他國山

火電廠承擔著發電的重要任務，實現火電廠正常運行的有許多設備，汽輪機就是其中之一。對于汽輪機開展優化，可以起到節能減排、提高運行經濟性的效果，在能源短缺、環境急需改善的今天，很有必要。本文主要探討了火電廠汽輪機運行存在的問題，并提出了優化的方法。

火電廠；汽輪機；優化

引言

隨著人們的用電需求不斷提高，火電廠的重要性越發凸顯。支持火電廠發電的設備很關鍵，結構復雜，技術含量很高，因此需要高度重視火電廠設備的優化，確保其可以正常運行。火電廠汽輪機是重要設備，主要是將水蒸氣的熱能轉化為機械能。按照汽輪機的不同工作原理，也會有不同的分類。本文主要探討汽輪機的運行優化方法。

一、汽輪機發展概述

1882年，瑞典工程師制造出第一臺單級沖動式汽輪機。兩年后，英國工程師設計出第一臺單級反動式汽輪機，從而真正推動了汽輪機在世界范圍內的應用。目前，世界各國都在研究大容量、高配置汽輪機，這類汽輪機可以有效降低單位功率和成本，使運行更加經濟，便捷，有效降低熱損耗率，節省燃料。大容量汽輪機的應用可以促進經濟發展，方便發電，滿足人們日益增長的用電需求。汽輪機主要是以蒸汽為動力，帶動熱能轉化為機械能的大型旋轉設備，在火力發電廠中廣泛應用。[1]大大提高了汽輪機的單機功率和發電效率，使用壽命長。與往復式蒸汽機相比，汽輪機中的蒸汽流動速度很快，而且連續，流量較大，因此發出的功率相對較高。功率大的汽輪機會有更高的蒸汽壓力與溫度，熱效率相對更高。從19世紀發展至今，汽輪機的安全性和可靠性都得到了大幅度提高，而且一代更比一代耐用，具有良好的經濟實用性。

二、火電廠汽輪機的工作原理

火電廠汽輪機是旋轉式動力設備，與鍋爐配合，將其所傳遞的蒸汽熱能轉化為機械能，實現火電廠發電。如果說鍋爐是火電廠的基礎設備，那么汽輪機就是重要的能量轉換設備，按照其不同形式的能量轉化和結構，可分為單級汽輪機和多級汽輪機。根據蒸汽能量與機械能的轉換值還可以將汽輪機分為三種：速度級汽輪機，沖動級汽輪機及反動級汽輪機。[2]速度級汽輪機的工作原理是根據蒸氣在噴嘴處膨脹的動能情況，采用兩列動葉分批次使用。沖動級汽輪機是指通過蒸汽在噴嘴處膨脹的速度減少噴嘴流道截面積，加快蒸汽的流動。反動級汽輪機是蒸汽在動葉和靜葉的流道中膨脹，加快蒸汽流動。為了提高汽輪機的性能，實現穩定運行，需要從做功角度去考慮不同級的汽輪機的做功能力，這樣才能讓選擇合適級別的汽輪機，達到節能減排的效果。

為了充分實現對熵焓降的有效利用，一般不會采用單級汽輪機，而是采用多級汽輪機。多級汽輪機具有明顯的節能效果，這是因為能量在上一級雖然有所消耗，但是余下的能量可以在下一級中充分利用，從而減少能源浪費，達到節能目的。[3]在汽輪機運行的過程中，各級等熵焓降之各大于整個汽輪機的等熵焓降，這樣就可以實現運行效率的提升。

三、火電廠汽輪機運行現狀

目前，火電廠汽輪機的地位非常重要，而且運行時可以有很高的效率，經濟實用。各大火電廠都采用汽輪機完成能量的轉化，滿足人們的用電需求。科學合理的汽輪機組設計，能夠使汽輪機的運行狀況更上一層樓，然而，在實際運行的過程中，還是會存在一些問題，影響汽輪機的正常運行。

首先，汽輪機組運行時需要注意各項指標是否符合要求，如果不符合要求，或者某一指標高于額定參數，就會使汽輪機存在很大的安全隱患，這種安全隱患會影響汽輪機的正常運行，還會造成各種問題，如回熱加熱器、散熱和給水部分旁路漏。加熱器一旦有問題，就可能會產生各種事故。旁路門不夠嚴密，就可能會造成泄露，影響機組的熱效率。

第二，如果加熱器的上端差增大時，出水的溫度隨之下降，這就意味著高一級的抽氣總量上升，本級下降。反之，會出現相反的效果，本級抽氣總量上升，高一級的隨之下降。如果加熱器不再工作，那么正常給水溫度和水泵給水溫度不同，這樣就會降低熱循環效率。關于加熱器旁路泄漏，如果泄露量比較大，所以可以提高其經濟性。可提前預備好疏水泵和備用疏水泵對加熱器的輸水進行切換，防止疏水因泵的故障而進入凝汽器里，因此，會準備另一個備用疏水泵，最大程度減少故障的發生率，維持汽輪機的正常穩定運行[4]。

四、火電廠汽輪機運行優化

1.回熱加熱器的優化

對回熱加熱器進行優化，可以提高運行效率，優化各級的抽氣質量。目前，一些火電廠采用新型回熱加熱器實現了汽輪機組運行優化。針對不同級別的抽氣情況，隨著壓力的提高，抽氣返回汽輪機時做的功與其成正相關。對回熱加熱器的優化，主要就是增強抽氣做功功率，在加熱器的上端差、下端差和抽汽壓損的變化方面均有所體現。優化后的回熱加熱器使得整個汽輪機的運行更加穩定，經濟性更加突出。

2.給水泵的優化

給水泵的優化主要是針對原有定速給水泵方式而言。原有的運行動力主要是鍋爐給水閥門的調節，雖然比較方便，但卻容易造成較大的損失，尤其是在汽輪機組低負荷運行的時候。變速給水泵是對原有給水泵的優化，主要動力是變動轉速，依靠平移泵的動力。變速給水泵比定速給水泵具有更加明顯的節能效果，即使是面臨低負荷運行，也無需給水調節閥，這樣就會大大避免水流損失。提高氣動泵組運行效率，降低成本。給水泵如果沒有進行優化就可能會降低運行的經濟性和實用性。有些火電廠采用的是未進行優化的電動液力耦合式給水泵，不過，卻對其中的凝結泵進行了優化，將凝結泵、機組和變頻設備重新組合，并做好備用措施，一旦發生泵故障，就可以采用備用泵，從而減少不必要的損失。在這種情況下，汽輪機可以正常運行，成本也可以有效降低。總之，給水泵優化很有必要。

3.凝汽器真空抽氣系統的優化

對凝汽器真空抽氣系統進行優化，主要是因為其對于火電廠的正常運行與發電具有十分重要的影響。為了不影響火電機組的運行，必須要高度重視凝汽器真空抽氣系統設備是否存在故障。未曾優化的設備往往故障率較高，尤其是在真空系統漏氣量很大的情況下，可能會存在真空泵超載，從而破壞機組正常運行。將凝汽器真空抽氣系統進行優化，使設備內部保持真空狀態，不漏氣，就可以提高機組正常運行的概率，而且可以提高熱力循環效率。

4.軸封系統的優化

對軸封系統進行優化，主要是提高其隔絕外界空氣的能力，實現與蒸汽的完美融合。軸端汽封又叫汽輪機軸封，在其作用下可以有效減少蒸汽泄漏和化學補水量，防止高能位的工作介質與低能位混淆。軸封系統十分重要，而且容易損壞，一旦發生問題，就會產生漏氣，因此，需要對其進行優化。目前，軸封系統優化技術得到了進一步提升，大大提高了汽輪機的密封性和安全性，實現機組熱效率的提升，真正起到節能減排的效果。

五、結束語

火電廠作為重要的發電渠道，在發電行業中位置很重要。由于火電廠需要消耗大量的燃料，在能源短缺的今天，必須要采取有效措施，減少能源短缺對火電廠工作造成的影響。一方面要高效利用能源，另一方面要提高設備運行效率，這樣才能更好地節省能源。汽輪機是火電廠重要的設備之一，對其進行優化，提高運行效率，就可以較好地達到上述目的。

[1]劉建慶 楊占軍．火電廠汽輪機運行初壓優化方法研究與應用[J]．中國石油和化工標準與質量,2016,36(21)：53-55[2017-09-12]．

[2]賈海龍．火電廠汽輪機的優化運行策略探討[J]．技術與市場,2016,23(08)：43-44[2017-09-12]．

[3]李雨熙．火電廠汽輪機運行初壓優化方法及應用[J]．南方農機,2016,．47(01)：85+872017-09-12]．

[4]王學文,馮金剛．淺析火電廠汽輪機運行及優化[J]．科技創新導報,2014,11(16)：74[2017-09-12]．

The optimal operation strategy of steam turbine is discussed

The thermal power plant is responsible for the important task of generating electricity, and it is one of the many equipment to realize the normal operation of the thermal power plant.To optimize the steam turbine, it can save energy and reduce emission and improve the efficiency of running economy.It is necessary to improve the energy shortage and the environment.This paper mainly discusses the existing problems of steam turbine operation and puts forward the optimization method.

Thermal power plant；Steam turbine；Optimize

咸鳳萍（1989—），女，甘肅人，大學本科，學士，研究方向：熱能動力。

他國山（1990—），男，甘肅人，大學本科，學士，研究方向：熱能動力。