電廠汽輪機運行效率優化措施探討

郝城

摘 要：火電廠在發電過程中，汽輪機能量損失占比最大。因此，為降低火電對環境造成的污染，需要進一步對電廠汽輪機的結構進行改進和優化，提升發電效率，產生更重大的社會效益與經濟效益。

關鍵詞：電廠汽輪機；運行效率；優化措施

1 汽輪機的工作原理

汽輪機是把具有一定溫度和壓力的水蒸汽作為工質，將蒸汽的熱能量轉換成機械能的回轉式原動機，它是一種旋轉式的動力機械設備，是火電和核電的主要設備之一，用于拖動發電機發電，在大型火電機組中還用于拖動鍋爐給水泵。按照熱力性質分為凝汽式、軸汽式、背壓式和飽和蒸汽汽輪機等類型。就凝汽式汽輪機而言，從鍋爐產生的新蒸汽經由主閥門進入高壓缸，再進入中壓缸，再進入低壓缸，最終進入凝汽器。蒸汽的熱能在汽輪機內消耗，變為蒸汽的動能，然后推動裝有葉片的汽輪機轉子，最終轉化為機械能。除了凝汽式汽輪機，還有背壓式汽輪機和抽汽式汽輪機，背壓式汽輪機可以理解為沒有低壓缸和凝汽器的凝汽式汽輪機，它的出口壓力較大，可以提供給供熱系統或其它熱交換系統。抽汽式汽輪機則是指在蒸汽流通過程中抽取一部分用于供熱和或再熱的汽輪機。我國發電模式以火力發電為主，而火電廠汽輪機主要使用大自然中存在的不可再生的煤炭、石油、天然氣等自然資源作為燃料進行生產。首先將燃料放在鍋爐中燃燒使水加熱升溫直至變成蒸汽，將蒸汽通過主汽閥和調節汽閥進入汽輪機內，然后再通過一系列環型安裝的噴嘴柵和動葉柵而膨脹做功，將熱能轉變為機械能，通過聯軸器驅動發電機進行做功發電，膨脹后的蒸汽由汽輪機排汽部分排出，排汽至凝汽器凝結成水，再送至鍋爐加熱器加熱成蒸汽，如此循環，這就是火電廠汽輪機的生產發電過程。

2 電廠汽輪機的損耗分析

2.1 機組能量的損耗

汽輪機是能將蒸汽熱能轉化為機械功的回轉式機械。來自鍋爐的蒸汽進入汽輪機后，依次經過一系列環形配置的噴嘴和動葉，將蒸汽的熱能轉化為汽輪機轉子旋轉的機械能。蒸汽在汽輪機中，以不同方式進行能量轉換，這種復雜的運行過程是導致能量損耗的原因。

2.2 啟停能耗

當汽輪機正處于運轉的狀態中時，設備啟停過程會發生各種參數變化的狀況，從而導致內部溫度場不穩定。在這種高壓和高溫的狀態下，如果參數處理不當，在啟停過程中的損耗將會更大。而汽輪機能量損耗過大，其工作效率自然也會降低，使用壽命長短也會相應減少。

2.3 凝汽器的損耗

凝汽器是汽輪機熱效率得以傳遞的樞紐。當凝結水中溶氧出現時，不管是熱傳遞還是汽輪機設備都會受到氧化腐蝕的影響。冬季的時候，凝汽器一旦出現流量不均的問題，便有可能導致汽輪發電機組的整體效率有所降低。

3 電廠汽輪機優化措施

3.1 汽輪機配氣方式的調節

傳統汽輪機的配汽方式在機組額定功率時效果較好，不過在低負荷狀態下隨著蒸汽參數的變化，損耗的熱量也比較多。但三閥式調節的汽輪機可以有效解決這一問題，相較于傳統的汽輪機來說，在低負荷狀態下可以及時調節并轉變配汽方式。除此之外，汽輪機運行的過程中需要注意對閥點的密封性進行定期的檢查，從而實現節省能源的目標。

3.2 完善給水泵組

對于給水泵組的完善應該先優化給水泵，當采用定速給水泵時，通過給水操作臺的調節閥組進行調節，但是在機組負荷率較低時，節流損失較大，經濟性較差。為了降低能耗、提高效率，采用變頻調節，可以有效降低機組在低負荷時的能量損耗，從而實現節能效果。

3.3 定期清理高壓管道

當高壓管道內部的水呈現低溫狀態時，則需要大量的燃料來對管道進行加熱，在加熱的過程中將會產生大量的煙，所以一部分的能量會注定浪費。由此可見，水溫的高低調節優化工作很有可能會對燃料是否充足有著十分密切的關系。因此，在對水溫加熱過程中要適當考慮燃料是否合理和適量，并對高壓管進行合理的分析和管理，從而讓熱傳遞效率和汽輪機供熱功率保持較為不錯的水平。

3.4 密封系統優化形式

汽輪機在運行過程中，熱能的損耗是不可避免的事情。所以，為了能夠讓汽輪機的效率達到較高的目標，就應該利用一定的方式將熱能的損耗降到最低。而降低熱耗的最好方式，則是讓汽輪機保持一定的密封性。除此之外，還要對凝汽器和相關閥門等設備做出相應的要求。

3.5 回熱加熱器優化

給水回熱加熱是從汽輪機的某些中間級抽出部分做過功的蒸汽，送入回熱加熱器中加熱鍋爐給水的過程，與之相對應的熱力循環稱之為回熱循環?；責峒訜岬淖饔檬菫榱颂岣咤仩t的給水溫度，使工質在鍋爐內的平均吸熱溫度提高，提高了熱經濟性，并且回熱抽汽沒有進入凝汽器，使汽輪機的凝氣流量減小，減小了冷源損失，提高了汽輪機的效率。所以回熱加熱器在火電發電機組中有著重要的作用。優化汽輪機的不同級別抽汽，當抽汽壓力變高時，該級抽汽的能級將會更高。

3.6 控制汽輪機凝結器運行的狀態

當凝結器處于理想的真實狀態下時，汽輪機也能夠達到最為理想的工作狀態。這種情況下汽輪機運行效率會大幅度提升，而且鍋爐消耗的煤量也會減少，有利于汽輪機經濟效益水平的提高，對汽輪機使用壽命的延長也具有積極的意義。因此為了能夠保證汽輪機凝結器具備理想的真實狀態，需要做好以下幾個方面的工作：首先，在汽輪機運行過程中，通常每隔十天左右要對其真實封閉性進行試驗，日常運行中經常對汽輪機凝結器進行檢修，看其是否存在泄漏，一旦發現封閉性達不到具體要求的情況要及時采取有效的措施加以處理。其次，經常檢查射水泵的運行現狀，并對射水泵水箱的水位進行觀察，確保其與實際要求相符。在具體運行過程中，還要借助于自動化控制設備來對射水泵水箱內的水溫進行控制，使其保持在規定的溫度范圍之內。最后，對于循環水的水質要進行有效控制，定期對水質進行檢查，對于凝結器產生水垢時，要及時對水垢進行清理，避免水垢存在影響凝結器的運行效率。

4 汽輪機的發展趨勢分析

在電力發展過程中，汽輪機在其中起到了重大的作用，且為了提升汽輪機的效率，并減少能源消耗，電力企業應該對汽輪機進行不斷的改善和優化。汽輪機的發展趨勢是提高效率和降低能耗，在科學技術的不斷改進和發展下，技術設備也正在不斷創新。雖然現階段提高效率并降低能耗的效果并不是十分明顯，但未來汽輪機轉化的效率卻會不斷提升。如此可見，汽輪機的未來發展還是十分可期的。

5 結束語

我國社會發展帶動了國民經濟發展，絕大部分行業與前些年相比都有所進步，對能源的需求也呈現出幾何式增長。我國能源的整體利用效率與世界先進國家相比低11%左右，而我國火電裝機占比超過60%，所以如何提升電廠汽輪機效率及電廠的經濟性，已經成為相關技術人員迫切需要解決的問題。

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