實現電廠汽輪機運行節能降耗的途徑分析

時 巖

（銀川能源學院電力學院，銀川 750003）

汽輪機屬于電廠發電機的重要組成部分，傳統汽輪機通過化石能源燃燒轉化內能，即形成熱能與電能。然后，熱能會轉化為蒸汽，結合電能轉化為機械能。在電廠中，汽輪機就主要利用高溫高壓蒸汽為鍋爐加熱，通過閥門噴嘴、高壓缸、中壓缸、低壓缸和凝汽器等設備將蒸汽轉化為最終的熱能，最終就形成了汽輪機的主要消耗能源。由此可以看出，若想實現電廠生產節能降耗，汽輪機運行節能降耗就成為關鍵。

1 電廠汽輪機節能降耗的主要影響因素

電廠汽輪機設備內部構造復雜，所以可影響電廠汽輪機生產運行節能降耗的因素有很多，這里簡單介紹三種。

1.1 汽輪機蒸汽壓力與溫度的影響

電廠汽輪機在運行過程中會涉及主蒸汽壓力與溫度兩方面內容，二者成反比，汽輪機工作過程中主蒸汽流量慢慢提高（溫度提高），蒸汽壓力反而會隨之下降[1]。所以，在汽輪機運行過程中，燃料必須時刻補足，否則設備的主蒸汽壓力與溫度都會嚴重下降，無法達到汽輪機生產運行節能降耗效果。

1.2 缸效率與機組通流性能的影響

缸效率是指在汽輪機生產運行過程中電能轉化所能夠實現的實際效率效益。就我國目前絕大部分電廠所采用的汽輪機而言，實現缸效率達到預定值存在較大難度，因為制約缸效率的因素太多，各種因素存在密切關系[2]。簡言之，較高的缸效率可直接為汽輪機節約能量消耗，反之，如果氣流不斷提升，節能降耗的目的也會很快達到。

1.3 出力系數與水冷冷凝器的影響

根據電廠中汽輪機耗電量、電力負荷以及峰值的變動狀況，每家電廠都要結合實際情況對汽輪機作出相應調整，重點關注汽輪機的水冷冷凝器設備，因為水冷冷凝器是電廠生產能否達到節能降耗目的的一大參考標準。在日常使用水冷冷凝器的過程中，應該注意雜質堵塞與溶氧量抄表問題，它們會直接影響汽輪機的能量消耗程度[3]。

2 電廠汽輪機運行節能降耗的設備改造途徑分析

電廠汽輪機運行節能降耗的常規手段就是合理規范使用設備，保證設備的平穩運行。但實際上若想實現真正的節能降耗目標，就必須對現有汽輪機進行設備改造。下文主要對電廠汽輪機的汽封與冷卻塔填料展開改造途徑分析。

2.1 汽輪機汽封改造

2.1.1 汽輪機汽封改造的必要性

有電廠對自身汽輪機設備做過熱力性能試驗，結果顯示，汽輪機組的熱力性能標新并不理想，各個缸效率都存在低于設計值至少3%的偏差問題，導致熱耗值高于設計值至少200 kJ/（kW·h）[4]。汽輪機汽封齒很容易損壞脫落，對下游熱部件造成沖擊，引發安全隱患，所以，為了確保汽輪機運行安全與節能降耗目標實現，必須對其進行改造。

2.1.2 汽封重裝與間隙測量調整

（1）汽封重裝。拆除原有汽封，因為汽封模塊暗轉與隔板套持環的汽封環安裝槽道中，所以長期運行很容易出現槽道內水垢積水、鐵銹、氧化皮等多余雜質，直接影響汽封模塊的安裝及動靜間隙測量。所以，在汽封重裝前，應該首先按照圖紙整理新汽封，明確新汽封模塊的正確安裝位置，主要根據透平級順序對新汽封模塊及其附件進行編號，并檢查它的制造質量，以便安裝[5]。

在實際工作中，必須做到反復核對順序無誤后才進行安裝，避免安裝位置錯誤。例如，在安裝齒式汽封過程中，要利用內徑千分尺對各級智能汽封模塊、阻汽片等等進行測量，測量內容包括安裝后各個配件模塊的齒高以及間隙值。測量時要留有一定余量，余量高出最終齒高值的5%～6%為最佳。如果是蜂窩汽封或刷式汽封，則可選擇直接安裝在汽封安裝槽內。如果存在安裝后高出的汽封齒塊，則必須將高出部分放在銑床上切割縮減高度，去除多余的阻汽片齒[6]。

需要注意的是，在測量并調整汽封間隙過程中，不能安裝汽封模塊背后的板簧部分，因為安裝過程屬于冷卻狀態，板簧的彈性系數偏大。一旦安裝可能會增加測量誤差，對最終間隙值產生不良影響，甚至可能直接損壞板簧，影響汽輪機的工作狀態，比如影響汽封環的關閉及張開狀態，并對汽輪機的蒸汽壓力值產生間接影響。

（2）間隙測量調整。簡析測量調整是汽封改造工程中的主要部分。通常，在汽輪機汽封高壓部分中，各級隔板汽封間隙每增加0.10 mm，它的級效率會降低至少0.4%，如果隔板汽封漏氣量增加，轉子的軸向推力會隨之增大，給汽輪機的安全運行帶來負面影響。所以，要對汽封間隙進行測量調整，這里主要介紹智能汽封間隙與阻汽片汽封間隙調整[7]。

首先是智能汽封間隙調整，對空缸狀態下的測量隔板數據與設計值進行核對匹配，注意隔板套裝進入內缸后的汽封環持環變形量。明確指標后，可將新汽封環安裝到持環內，再復核新汽封的尺寸，實測隔板套及汽封持環數據，最終計算出汽封齒高的高出值，一般預留0.20 mm的車削余量即可。在處理完畢并重裝汽封持環后，要重新測量汽封的動靜間隙，具體根據所設計的間隙值去除間隙多余量，保證汽封間隙達到標準值。最后對汽輪機的實缸整體進行汽封間隙驗收分析，記錄驗收結果。

從汽封改造技術應用來看，蜂窩汽封間隙調整方式與智能汽封基本相同，但是要注意車削蜂窩高度及排列問題。由于其排列過于緊密，所以處理過程中容易出現汽封損壞問題，可考慮通過調整汽封背部板式彈簧及車削期汽封模塊背弧等等方式實現有效調整，滿足間隙測量調整技術要求[7]。

其次，對于阻汽片汽封間隙的調整，要利用補償法圍繞半實缸的測量間隙展開。如果間隙值較小，則需要拆除隔板套，同時車削掉多余齒高；如果間隙值較大，則要在每隔200 mm的塞緊條位置打麻點，保證齒增高至少0.1 mm，令間隙值大于標準0.2 mm，或者直接更換新的汽封并按照標準值重新進行車削處理。

總體來看，上述兩種方法可有效保證汽輪機的通流基數測量結果的正確性，有助于后續的汽輪機大修處理。

2.2 冷卻塔填料改造

2.2.1 冷卻塔填料改造的必要性

冷卻塔是電廠發電系統中汽輪機的重要輔助設備，人們在設計過程中要根據冷卻余量來提高其工作效率，最大限度節約水資源，提高機汽輪機組熱經濟性能。如果能保證冷卻塔出水溫度下降，每下降5℃它的凝汽器真空就可提高1.0%，機組功率可直接增加1.0%，能源消耗也會下降1.0%，節能降耗效果非常可觀。所以，有必要進行冷卻塔填料改造[8]。

2.2.2 冷卻塔填料方案

對汽輪機的冷卻塔進行改造，為原填料安裝位置進行分區，拆除其中的就托架、舊填料并更換其中已經損壞的噴頭、布水管和除水器，同時保證施工現場無任何雜物及浮塵。

首先，將10 000 m2雙曲線自然通風冷卻塔中的S型舊填料（片距30 mm）拆除，更換片距更小（25 mm）的T型斜波淋水填料。該淋水填料為PVC白色塑料材質，薄膜厚度0.4 mm保持不變，填料塊高度也保持不變在1.0 m，進行現場組裝安裝。其次，將淋水填料舊玻璃鋼托架全部拆除掉，換H58等級的玻璃鋼托架，并在現場組裝后重新鋪設。最后，要重新安裝寬度在15 mm、厚度在0.9 mm的不銹鋼帶配水管。

對冷卻塔進行填料改造可有效提升汽輪機組冷卻效果，調整冷卻塔淋水填料的波形、波距、換熱面積與通風阻力，降低汽輪機整體運行溫度，達成汽輪機運行節能改造目的[9]。

3 電廠汽輪機運行節能降耗的其他途徑分析

除對電廠汽輪機直接進行設備改造以外，人們還可在操作方面探索節能降耗途徑。

3.1 調整汽輪機給水溫度

電廠要直接調整汽輪機的給水溫度，做好水溫控制管理。汽輪機在運行過程中會大量燃燒燃料，所以水溫一定要高，保證汽輪機正常運作，但是汽輪機鍋爐煙囪散發的大量熱量會降低鍋爐溫度，所以要保證高水溫來維持汽輪機的穩定運行。具體講，人們就要做好以下工作。

（1）對機組中的測試加熱器進行檢修，觀察其是否存在漏點，特別是在高溫狀態下要注意加熱器的鋼管密封狀況.如果出現漏點，必須馬上處理，因為密封性能不良會直接影響水溫，導致水溫下降。另外，要避免發生任何事故，盡量減少燃料的不必要損耗。

（2）要保證高加投入率，嚴控汽輪機的高加水位，保證其始終處于平衡位置，并做好針對高加水位的日常檢測與維護，以維持換熱管的正常使用。

（3）要在汽輪機正常生產作業過程中做好加熱器水位檢測，始終保證其水位處于正常狀態，始終確保汽輪機的正常運行與回熱過程，全面提高汽輪機資源的使用效率。

3.2 合理把握汽輪機停機操作

電廠要合理把握汽輪機停機操作，做到適當時機停機，滿足設備溫度與能源有效控制。在停機過程中，汽輪機中凝汽器真空會至少降低0.03 MPa，轉速會降低500 r/min。此時需要停止軸封送氣，并禁止任何汽水漏入汽缸，保持冷油氣的出口溫度降到35℃，在達到35℃時關閉冷油器進水門。如果汽輪機的排氣溫度未超過50℃，則可考慮停用循環泵，避免循環泵運行而導致凝結器滿水[10]。

4 結論

實現電廠汽輪機運行節能降耗的途徑很多，本文主要從設備改造與設備操作兩方面來探討優化途徑，旨在提升電廠汽輪機工作效率與經濟效益。這有助于汽輪機長期保持良好的運行狀態，為電力企業節約生產成本創造有利條件。