電廠汽輪機節(jié)能降耗的方法研究論述

唐先勇

摘 要：當前，火力發(fā)電廠運行能源消耗相對較高，與現(xiàn)代提倡的綠色環(huán)保理念并不相符，對其持續(xù)性發(fā)展造成了一定影響。為有效解決這一問題，電廠開始對內(nèi)部能源消耗情況進行了控制，尤其對汽輪機能源消耗問題展開了深入研究。本文通過對汽輪機能耗控制可行性、改造要求、能耗問題以及節(jié)能降耗方式四部分內(nèi)容的分析，探索出電廠汽輪機節(jié)能降耗方式方法，旨在降低汽輪機能源消耗，保證電廠持續(xù)性發(fā)展。

關(guān)鍵詞：汽輪機；節(jié)能降耗；控制方式；經(jīng)濟效益

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）23-0152-03

火電廠有很多節(jié)能降耗的措施，如調(diào)整煤炭的燃燒率、調(diào)節(jié)汽輪機的運行工況、降低熱損率等，其中節(jié)能降耗是效果最好的措施。對電廠實施節(jié)能處理，不僅可以降低電能生產(chǎn)能源消耗，保證企業(yè)經(jīng)濟效益，同時還能幫助企業(yè)在激烈的市場競爭中脫穎而出，能夠切實提升企業(yè)綜合實力。也正因如此，各電廠都加大了對內(nèi)部設備能源消耗的控制力度，并開始著重對汽輪機能耗情況進行分析。通過長時間的研究發(fā)現(xiàn)，目前汽輪機節(jié)能措施實施還存在著一定的阻礙，但卻有著較強的可行性，因此相關(guān)人員有必要對汽輪機設備能耗控制手段展開深度研究。

1 電廠汽輪機能耗控制可行性

作為電廠重要設備，汽輪機屬于熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿闹匾侄?，其往往與發(fā)電機、凝汽器同時運行。在實際運行過程中，汽輪機可能會因為受到多方面因素的影響，而對節(jié)能降耗措施的實施與實現(xiàn)形成阻礙，總體而言，主要分為技術(shù)與經(jīng)濟兩個層面。這就要求電廠不僅要對現(xiàn)行管理體系進行完善，同時還應從經(jīng)濟層面與技術(shù)層面入手，對汽輪機結(jié)構(gòu)與運行進行合理優(yōu)化，完成對設備能耗問題進行解決的目標。

雖然部分電廠更加熱衷以“上大壓小”的方式重新建設高參數(shù)、大容量火電機組，以避免現(xiàn)役汽輪機所出現(xiàn)的問題，但對原有汽輪機進行節(jié)能改造同樣也可以達到相同的效果，也能夠為電廠帶來相應的經(jīng)濟效益。因此對電廠汽輪機實施能耗控制是較為可行的，可以在改造之后達到理想的能源轉(zhuǎn)化效果，并可以切實對汽輪機可靠性與安全性進行強化。為保證汽輪機能耗控制效果，在對設備進行改造之前，相關(guān)人員首先需要按照電廠實際需求，對汽輪機相應改造要求進行明確。

2 汽輪機節(jié)能降耗改造要求

2.1 技術(shù)可行性

由于汽輪機是電廠電能生產(chǎn)系統(tǒng)的關(guān)鍵設備，所以在對其進行改造時，需要對其技術(shù)可行性進行保障。要確保設備改造合理性與科學性，要保證在實現(xiàn)節(jié)能降耗目標的同時，確保設備技術(shù)性可以達到相應水平。電廠技術(shù)人員要結(jié)合汽輪機性能試驗，認真分析汽輪機的運行現(xiàn)狀，明確汽輪機實際改造方案，必要時通過專家論證，對改造技術(shù)進行合理選擇，以確保設備動能、電能以及熱能轉(zhuǎn)化效率，以實現(xiàn)高水平熱效率。

2.2 經(jīng)濟適用性

由于對汽輪機進行改造的主要目的之一，就是為了對電能生產(chǎn)成本進行控制，提升電廠經(jīng)濟效益，所以設備改造也要符合經(jīng)濟適用性要求。改造方案不可一味追求最終的節(jié)能效果，要將經(jīng)濟效益作為改造基礎，按照經(jīng)濟與節(jié)能并重的原則，對改造成本和改造后的節(jié)能收益進行預估與比照，從而按照改造結(jié)果對本次改造方案進行評估，如果收益沒有超過改造投資，則證明改造價值并不高，可通過其他手段，實施設備節(jié)能。這樣可以做出合理評估，能夠?qū)崿F(xiàn)最大限度保證汽輪機能耗價值。

3 汽輪機運行能耗問題

3.1 機組能耗方面

由于汽輪機并不是獨立設備，需要與其他設備共同進行使用，才能達到最為理想的功能，像鍋爐、發(fā)電機以及凝汽器等等。機組能耗高是汽輪機主要問題之一，造成這一問題的原因，主要包括五個方面：第一，汽輪機噴嘴室或外缸出現(xiàn)變形；第二，隔板汽封處或軸端汽封處出現(xiàn)漏汽問題；第三，低壓缸中的出汽邊出現(xiàn)腐蝕問題，致使氣閥出現(xiàn)損傷狀況；第四，在對汽輪機組進行調(diào)整過程中，出現(xiàn)凝汽器真空程度過高或冷卻水溫過高等問題；第五，機組運轉(zhuǎn)方式有誤，運行實際符合和設計符合出現(xiàn)差異等。

3.2 冷凝器與出力系數(shù)方面

汽輪機的出力系數(shù)與設備運行效果有著直接關(guān)聯(lián)，所以這一部分內(nèi)容也是設備改造的重點關(guān)注項目之一。按照國內(nèi)電力系統(tǒng)現(xiàn)狀而言，改造需要對電力峰值、耗電量變動以及電力負荷等內(nèi)容進行明確，要結(jié)合電廠實際情況，對設備出力系數(shù)做出合理調(diào)整，以保證出力系數(shù)準確性。同時要明確冷凝器在能耗控制工作中的重要性，要對冷凝器經(jīng)常出現(xiàn)的問題進行分析，并要做好相應防護措施，以降低溶氧量超標以及雜物堵塞等問題的出現(xiàn)。

3.3 冷卻塔方面

通過多年工作經(jīng)驗筆者發(fā)現(xiàn)，冷卻塔較為常見的問題主要以噴頭堵塞或噴頭和噴孔設計不相符為主，這時會直接造成冷卻塔內(nèi)水溫持續(xù)上升，會對汽輪機排汽形成直接影響，導致排汽溫度始終保持著不斷上升的狀態(tài)，會對冷卻塔內(nèi)部真空度造成影響，致使能耗程度不斷加大。

4 汽輪機節(jié)能降耗方式方法

4.1 借鑒先進經(jīng)驗，落實責任機制

目前國內(nèi)汽輪機改造仍然處于發(fā)展階段，難免還存在著一定的問題與不足之處。針對這一現(xiàn)象，各電廠要從客觀角度對內(nèi)部汽輪機能耗情況進行剖析，并要對國內(nèi)外先進經(jīng)驗進行借鑒，要按照揚長避短的原則，合理借助先進經(jīng)驗，對自身存在的問題進行優(yōu)化。同時要對電廠現(xiàn)行管理體系進行完善，要將責任機制落實到實處，切實增強每位員工的能耗意識水平。要聘請專業(yè)人士對汽輪機節(jié)能方案進行評估，要從不可控與可控兩方面角度入手，為節(jié)能降耗工作開展做好輔助。

4.2 合理控制汽輪機啟停

通過分析可以發(fā)現(xiàn)，汽輪機在啟動過程中，運行前期預熱屬于主要的能源消耗問題，這也是技術(shù)人員需要注意的問題，可以采用先開旁壓的方式，確保設備壓力始終保持在2.9MPa左右，之后再運用人工啟動真空破壞門的方法，保證汽輪機真空數(shù)值可以持續(xù)保持在-55kPa以上?？梢酝ㄟ^對蒸汽量進行增加的方法，對暖機速度進行提升，以實現(xiàn)對設備啟動時間的壓縮，確保膨脹差值可以得到有效管控。同時，由于汽輪機運行時，需要在對燃料效率進行提升的同時，對鍋爐內(nèi)部水循環(huán)進行保證，所以可以采用定-滑-定的步驟，讓低負荷狀態(tài)下鍋爐內(nèi)的水良好循環(huán)，還能提高燃料的燃燒效率，通過對液耦水泵轉(zhuǎn)速的控制，可使機組的運行效率得到良好保持，確保機組即使處于負荷不穩(wěn)定的狀態(tài)中，也可以對一次性調(diào)頻要求進行滿足，保證壓力損失程度可以降到最低，以保證能源價值可以得到最大化利用。endprint

4.3 合理控制給水溫度

汽輪機的給水溫度主要受鍋爐燃料量的多少及燃料燃燒情況的影響，如果水溫低于標準數(shù)值，鍋爐單位煤耗量與用電量數(shù)值也會隨之上升，這就會直接造成排煙損耗過大，不僅會損失大量熱能源，同時能源轉(zhuǎn)化效率也會出現(xiàn)差強人意的狀況。特別是在機組開啟與停止的過程中對汽輪機的給水溫度必須嚴格控制。所以技術(shù)人員要對加媒速度與數(shù)量進行合理控制，要在機組開啟與停止時，對鍋爐內(nèi)部水溫進行合理管控，要確保水溫可以始終保持在標準范圍之內(nèi)。

在汽輪機正常運行過程中，要增強運行人員的責任心，要盡量避免因操作不當而造成程序出現(xiàn)問題；要做好高壓加熱系統(tǒng)的運行維護工作，定期對高壓加熱系統(tǒng)管道進行清洗，及時排除管內(nèi)雜物，切實提升供熱效率，保證熱能可以得到有效利用，確保加熱器投入效率；要做好高壓管道的防漏工作，定期檢查高壓加熱器內(nèi)的水位，以便為主要設備運行安全與供熱做好鋪墊。

在機組檢修過程中，要做好供熱環(huán)節(jié)的漏檢工作，尤其要對水室密封性進行檢查。若水室焊接密封性能沒有達到相應水平，則汽輪機在進行蒸汽加壓時，就很有可能會出現(xiàn)高壓蒸氣泄露的問題，熱量在泄露之后會直接造成熱能浪費，會使給水溫度受到直接影響，進而造成機組啟動時間過長。

4.4 合理控制汽輪機運行過程

為保證汽輪機運行過程合理性，在啟動汽輪機時要以電廠汽輪機的啟動曲線為基礎，來選擇適合本汽輪機的啟動參數(shù)，要盡量縮短汽輪機的預熱暖機時間。如果汽輪機實際預熱時間高于預期時間，就會使汽輪機的并網(wǎng)時間延長，使汽輪機啟動時的耗電量增多，使汽水中的熱量出現(xiàn)損失，能源消耗程度也會隨之增加，增加汽輪機的運行成本，并不利于設備運行與使用。為防止這一問題的發(fā)生，技術(shù)人員應對主汽壓力進行保證，要在合適的條件中投入相關(guān)系統(tǒng)，或通過啟動真空破壞門的方式，對凝汽器真空程度進行保證。通過這種方式，系統(tǒng)中的蒸汽數(shù)量會出現(xiàn)急劇增加的趨勢，能夠成功帶動暖機運行，可以對膨脹差值進行保證，實現(xiàn)對并網(wǎng)時間的控制，進而獲得預期節(jié)能降耗效果。如果在運行過程中出現(xiàn)負荷穩(wěn)定住不足的情況時，則可以通過定-滑-定的模式，完成對設備的控制，以降低冷卻問題發(fā)生幾率，最大限度對熱量進行運用與保存，確保全部參數(shù)都能夠被控制在標準范圍之中，防止機械事故的發(fā)生。此外對停機過程進行控制，也是節(jié)能降耗的重要手段之一，相關(guān)人員需要按照實際情況對停機時間進行選擇，通常會以滑參數(shù)作為停機依據(jù)，這樣不僅能夠?qū)τ酂徇M行合理利用，同時也可以將系統(tǒng)溫度控制在有效范圍內(nèi)，能夠達到理想的節(jié)能效果。

4.5 凝結(jié)器保持在最佳真空狀態(tài)

凝汽器的安全運行與汽輪機組的運行安全性和穩(wěn)定性有著直接關(guān)聯(lián)，所以相關(guān)人員在對汽輪機進行改造過程中，也應對其凝汽器改造予以關(guān)注，要確保設備內(nèi)部可以始終保持良好的真空狀態(tài)，這樣可以在對燃料能耗進行合理控制的同時，確實提升機組工作效率，以保證最終經(jīng)濟收益。

要想使汽輪機的運行狀態(tài)達到最佳，必須要讓凝結(jié)器保持在最佳真空狀態(tài)。這樣，一方面可把機組做功的能力提高，降低單位耗煤量，把機組的運行效率提高，另一方面還可延長機組的使用壽命。建議從以下幾個方面做起：

（1）每月要至少進行兩次試驗汽輪機真空嚴密性的工作，以確保整個機組具有良好的真空密封性，并要定期對凝汽器基礎進行檢查，最大限度降低凝汽器泄漏問題發(fā)生概率。（2）定期檢查維修射水泵，看其工作是否正常，水位是否達標，水溫是否在規(guī)定的標準范圍內(nèi)，建議射水箱的水溫控制在26℃以下。（3）監(jiān)督好管線內(nèi)循環(huán)水的水質(zhì)，定期清理凝結(jié)器銅管，確保銅管內(nèi)無水垢及微生物等，要通過定期檢修的方式，對熱量交換環(huán)節(jié)進行保障，以避免對機組工作效率造成影響。（4）要定期檢查凝結(jié)水水位，確保水位正常，以使機組的冷卻面積足夠，確保機組運行的安全經(jīng)濟性。

4.6 實施汽輪機本體改造

由于技術(shù)以及經(jīng)驗方面的不足，國內(nèi)部分電廠汽輪機組存在著一定的設計與操作問題，而這也是機組能耗過高的主要原因之一。雖然可以通過對基礎性能進行調(diào)整的方式，對機組能耗情況進行控制，但這實際改進運行過程中，還是存在著一定的改造問題有待解決：第一，機組流通性較差且光滑度不足，很容易致使蒸汽在流通過程中出現(xiàn)能量損失的問題；第二，機組汽輪機葉片形式有待改良，如果繼續(xù)使用直葉型葉片形狀，會對葉片空氣動能產(chǎn)生直接影響，并不利于節(jié)能降耗手段的開展；第三，汽輪機能耗分配有待提高，會對級間效率產(chǎn)生阻礙，導致大量蒸汽損耗，進而致使機組運行出現(xiàn)問題。

針對機組設計存在的問題，可以從以下方面考慮改造：

（1）采用三維設計技術(shù)，對葉片實施流道優(yōu)化分析處理，要通過對彎扭葉形葉片形狀進行設計的方式，結(jié)合數(shù)控工藝等多種先進性技術(shù)，提高葉片設計與制作精準度，保證葉片形狀設計合理性，確保葉片氣動性能與型線可以與設計需求保持一致。（2）在條件允許的情況下，拆除高壓汽缸法蘭螺栓加熱設備，改為使用加厚窄法蘭，這樣不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對結(jié)構(gòu)的簡化，同時也能夠提高機組操作簡便程度，可以使整體結(jié)構(gòu)變?yōu)榭烧{(diào)整式結(jié)構(gòu)，能夠切實提升機組運行靈活度。（3）對高中壓汽封進行改造，主要包括調(diào)節(jié)級汽封、高中壓平衡活塞汽封、高中壓缸端汽封等部位，將單齒鑲嵌式汽封改為多齒可退讓汽封；同時合理調(diào)整汽輪機通流部分徑向間隙，以減少漏汽量，進而減少熱能損耗。（4）對熱力系統(tǒng)進行了不同程度的完善改進，取消了部分冗余系統(tǒng)，對部分系統(tǒng)進行了合并和改造，使整個熱力系統(tǒng)更趨完善可靠。（5）不對原有回熱系統(tǒng)以及高壓導汽管等設備位置進行變動，保持前軸承箱以及軸承座位置，并要保持前后軸承座與汽缸連接方式，以保證機組正常運行。

4.7 創(chuàng)新理念，優(yōu)化體系

除了上述六項節(jié)能降耗方案之外，各電廠還應對自身管理理念以及管理體系進行優(yōu)化，要在對原有管理理念進行客觀性分析的基礎上，對現(xiàn)行管理體系存在的問題進行完善。

（1）要加強對節(jié)能降耗管理工作的重視力度，讓每一位電廠員工都要重視電廠的節(jié)能降耗，并全身心地投入到電廠的節(jié)能降耗工作中去。（2）要對各部門工作進行分配與協(xié)調(diào)，真正將節(jié)能降耗工作落實到實處，保證各項管理工作可以順利開展，并對各項管理工作進行監(jiān)督與考核。（3）要按照電廠自身特點，建立起與自身情況相符的節(jié)能管理模式，并構(gòu)建節(jié)能評估體系，對汽輪機性能進行合理判斷，以此為基礎采取相應節(jié)能降耗措施，以保證最終管理工作落實質(zhì)量。

5 結(jié)語

電廠的節(jié)能降耗工作是一項多途徑的、艱巨長遠的工作。通過本文對汽輪機節(jié)能降耗相關(guān)內(nèi)容的論述，更加堅定了電廠對汽輪機實施節(jié)能手段的信心與決心，各電廠應加大對該項工作的重視力度，要按照自身汽輪機實際存在的能耗問題，制定出針對性較強的能源控制方案，通過汽輪機改造以及合理的運行方式，合理控制設備能源消耗狀況，以便從源頭起實現(xiàn)汽輪機能源節(jié)能，確保汽輪機可以朝向綠色化、節(jié)能化方向進行發(fā)展，從而為電廠持續(xù)性發(fā)展打下堅實基礎。

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