火電廠汽輪機(jī)的優(yōu)化運(yùn)行方法研究

甘志伍

四川廣安發(fā)電有限責(zé)任公司 四川 廣安 638000

1 引言

目前我國(guó)社會(huì)的用電負(fù)荷在不斷增多,人們的日常生產(chǎn)和生活對(duì)電能的依賴程度也在隨之增加,同時(shí)也增加了目前火電廠的生產(chǎn)壓力。針對(duì)目前全球資源危機(jī)的現(xiàn)狀,我國(guó)在對(duì)火電廠提出較高發(fā)電量要求的同時(shí),也提出了較高的發(fā)電質(zhì)量和能源利用效率、環(huán)保等要求,滿足我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。因此就需要針對(duì)目前火電廠中具有較高能耗的汽輪機(jī)部分進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)行方法的研究,通過優(yōu)化汽輪機(jī)的設(shè)備和系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行以及節(jié)能環(huán)保的目的。

2 火電廠汽輪機(jī)工作原理

汽輪機(jī)不僅在火電廠中起到核心作用,也是火電廠中的高耗能設(shè)備類型。目前我國(guó)的火電廠中比較常用的汽輪機(jī)類型就是旋轉(zhuǎn)時(shí)汽輪機(jī),其主要的工作原理就是火電廠中對(duì)鍋爐對(duì)燃料燃燒并且通過燃燒產(chǎn)生的熱能將水變?yōu)閹в袩崃康乃羝?經(jīng)過汽輪機(jī)的環(huán)形配置的噴嘴和動(dòng)葉之后,可以推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)上述熱能向動(dòng)能的轉(zhuǎn)換。通常來說,按照汽輪機(jī)內(nèi)部機(jī)械構(gòu)造的不同主要將其分為單級(jí)汽輪機(jī)以及多級(jí)汽輪機(jī)等類型。以其中的多級(jí)汽輪機(jī)為例,按照不同的熱能向機(jī)械能轉(zhuǎn)換的形式還可以分為速度級(jí)汽輪機(jī)、沖動(dòng)級(jí)汽輪機(jī)以及反動(dòng)級(jí)汽輪機(jī)等類型。其中的速度級(jí)汽輪機(jī)的原理就是對(duì)其內(nèi)部的兩列動(dòng)葉進(jìn)行利用,實(shí)現(xiàn)分級(jí)利用噴嘴位置的蒸汽膨脹動(dòng)能的汽輪機(jī)類型。而沖動(dòng)級(jí)汽輪機(jī)則主要是對(duì)膨脹位置的蒸汽進(jìn)行利用來產(chǎn)生膨脹速度,使之對(duì)噴嘴流道截面積進(jìn)行減小,起到對(duì)蒸汽流速進(jìn)行加快的作用,此種類型的蒸汽機(jī)就是沖動(dòng)級(jí)汽輪機(jī)。最后針對(duì)反動(dòng)式汽輪機(jī)來說,主要是通過加快蒸汽在動(dòng)葉和靜葉流道中速度的汽輪機(jī)類型。通常來說,上述汽輪機(jī)中具有較高熱能利用效率的汽輪機(jī)就是速度級(jí)汽輪機(jī)。

3 火力發(fā)電廠汽輪機(jī)運(yùn)行現(xiàn)狀分析

在汽輪機(jī)內(nèi)部設(shè)計(jì)、制作以及安裝等過程中需要進(jìn)行嚴(yán)格控制來提高能量轉(zhuǎn)換效率,實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。但是僅僅控制以上環(huán)節(jié)還不夠,這主要是由于汽輪機(jī)運(yùn)行中還會(huì)由于運(yùn)行狀態(tài)中的諸多問題而降低汽輪機(jī)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性能。一是表現(xiàn)在汽輪機(jī)運(yùn)行中在額定指標(biāo)參數(shù)下具有最佳的運(yùn)行狀態(tài),但是運(yùn)行中出現(xiàn)運(yùn)行指標(biāo)過高的現(xiàn)象,就會(huì)導(dǎo)致較大安全隱患的出現(xiàn),表現(xiàn)出會(huì)出現(xiàn)回?zé)峒訜崞鳌⑸釗p失、給水部分旁路漏流等問題。二是在上述運(yùn)行中出現(xiàn)回?zé)峒訜崞鞴收蠒r(shí),主要表現(xiàn)在沒有關(guān)閉旁路門而造成的泄漏問題,這就會(huì)造成加熱器進(jìn)水走旁路而降低其機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。此外還會(huì)出現(xiàn)加熱器的上端差增加的問題,這就會(huì)導(dǎo)致加熱器內(nèi)部出水溫度的降低以及成本及抽汽量的減少,還會(huì)增加高一級(jí)的抽汽量。或者是導(dǎo)致出現(xiàn)加熱器的下端差增加的現(xiàn)象,導(dǎo)致上述溫度和抽汽量的增加和高一級(jí)抽汽量的減少。出現(xiàn)上述問題的主要原因就是水泵給水溫度與正常給水溫度之間存在較大的差距,而此現(xiàn)象會(huì)降低內(nèi)部水源在循環(huán)過程中的水溫,也就會(huì)導(dǎo)致熱循環(huán)效率的降低。三是加熱器旁路泄漏的問題。在此問題不嚴(yán)重也就是泄漏量比較小時(shí),通常不會(huì)影響整個(gè)熱循環(huán)。否則就會(huì)對(duì)整個(gè)汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行造成干擾。此外,在應(yīng)用疏水泵來開展汽輪機(jī)內(nèi)部加熱器換水工作的同時(shí),其出現(xiàn)故障會(huì)造成抽水的水分進(jìn)入凝水器內(nèi)部的現(xiàn)象,這就會(huì)對(duì)整個(gè)汽輪機(jī)的運(yùn)行造成影響,甚至出現(xiàn)停機(jī)的問題。

4 火力發(fā)電廠汽輪機(jī)運(yùn)行優(yōu)化方法

4.1 給水泵的優(yōu)化 針對(duì)采用定速給水泵的火電廠汽輪機(jī)來說,主要的調(diào)節(jié)方式就是使用鍋爐給水閥門來實(shí)現(xiàn),雖然具有較為簡(jiǎn)便的調(diào)節(jié)方式,但是容易導(dǎo)致較大經(jīng)濟(jì)損失的出現(xiàn),此問題也通常在汽輪機(jī)組處于較低運(yùn)行負(fù)荷的狀態(tài)下發(fā)生。因此就需要通過變速給水泵來進(jìn)行替換,通過此種給水泵的使用,在汽輪機(jī)組處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)時(shí),可以不需要對(duì)給水調(diào)節(jié)閥進(jìn)行操作,二是通過對(duì)電源頻率以及給水泵轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)來滿足低負(fù)荷運(yùn)行的要求,同時(shí)也實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果的提升,滿足給水泵運(yùn)行效率提高以及成本節(jié)約的優(yōu)化目的。

4.2 回?zé)峒訜崞鞯膬?yōu)化 針對(duì)上述回?zé)峒訜崞髦械膯栴},可以通過對(duì)回?zé)峒訜崞鞯膬?yōu)化來對(duì)各級(jí)抽汽質(zhì)量進(jìn)行優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)運(yùn)行效率的提升。首先的優(yōu)化措施就是,由于抽汽返回汽輪機(jī)的做功與氣壓成正比,這就可以通過對(duì)不同級(jí)別不同類型抽汽情況的優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)抽汽做功功率和汽輪機(jī)運(yùn)行效率的提升。然后就是控制好加熱器上下兩端差以及抽汽壓損的變化方向,提高回?zé)峒訜崞鞯倪\(yùn)行經(jīng)濟(jì)性,確保汽輪機(jī)的正常以及高效運(yùn)行。

4.3 軸封系統(tǒng)的優(yōu)化 針對(duì)汽輪機(jī)中的軸封系統(tǒng)優(yōu)化,一是經(jīng)過優(yōu)化之后要起到對(duì)外部空氣的干擾進(jìn)行完全隔絕的作用,確保其與蒸汽系統(tǒng)的完美結(jié)合。主要是通過軸端軸封也就是汽輪機(jī)軸封的方式來確保軸封系統(tǒng)的密封性,減少蒸汽泄漏的同時(shí),也避免高能位工作介質(zhì)與低能位工作介質(zhì)的混淆。此外還要做好對(duì)軸封系統(tǒng)的檢查和管理工作,及時(shí)出現(xiàn)軸封系統(tǒng)中的故障以及損壞問題。同時(shí)還要通過軸封系統(tǒng)優(yōu)化先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用來提升其密封性和安全性,實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)運(yùn)行效率和節(jié)能減排效果的提升。

4.4 凝汽器真空抽汽系統(tǒng)的優(yōu)化 確保凝汽器真空抽汽系統(tǒng)的高質(zhì)量運(yùn)行對(duì)于汽輪機(jī)的運(yùn)行效率提高具有重要作用,因此為了保證凝汽器真空抽汽系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,就需要做好對(duì)此系統(tǒng)中設(shè)備的檢查和故障排除工作。同時(shí)還要優(yōu)化此系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)程來減少故障概率,避免出現(xiàn)真空泵超載的問題,避免對(duì)機(jī)組正常運(yùn)行造成損壞。此外,還要保證設(shè)備內(nèi)部始終處于真空狀態(tài),防止漏氣問題的發(fā)生,同時(shí)也實(shí)現(xiàn)機(jī)組運(yùn)行效率以及汽輪機(jī)熱力循環(huán)效率的提升。

5 結(jié)語(yǔ)

正是由于火電廠汽輪機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)直接決定整個(gè)發(fā)電機(jī)組以及火電廠的整體運(yùn)行狀態(tài),為了滿足目前火電廠運(yùn)行的節(jié)能減排的要求,針對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行中存在的問題,除了要做好汽輪機(jī)設(shè)計(jì)、制作和安裝中的質(zhì)量控制,還要重點(diǎn)針對(duì)其運(yùn)行中的給水泵、回?zé)峒訜崞鳌⒂头庀到y(tǒng)以及凝汽器真空抽汽系統(tǒng)等進(jìn)行運(yùn)行優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)其運(yùn)行效率的提高以及能耗的降低,提高火電廠的整體運(yùn)行效率,促進(jìn)火電廠的可持續(xù)發(fā)展。