火電廠汽輪機組節能提效治理的研究

金樹林 肖國軍

摘 要：近年來，隨著社會經濟的高速發展，能源市場的競爭也呈現出更加激烈的態勢，這使得火電廠的利潤空間受到壓制。在節能減排及可持續發展戰略深入推進的背景下，探尋生產過程的優化升級已經成為火電廠攻堅克難的主要方向，在切實保障基本工作效率的基礎上，如何最大程度提高能源利用的效率、將能源消耗控制在合理的范圍之內是所有火電廠贏得市場競爭優勢的必要手段。當前，社會生產的擴大使得電力能源的需求不斷擴大，但是對火電廠生產具有決定作用的煤炭資源卻日益緊張，因此要想提高火電廠的成本控制能力，就必須開展積極有效的節能技術改造。汽輪機作為火電廠生產過程的重要設備，其也是造成大量能源消耗的主體，因此從很大程度上來說，汽輪機組的節能提效對于火電廠貫徹可持續發展戰略的水平具有決定性的影響。基于此，本文重點研究火電廠機組的節能提效問題。

關鍵詞：火電廠;汽輪機組;節能提效

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）14-0161-02

0 引言

火電事業是保障我國穩定電力供應的戰略性、基礎性社會事業，在現代化的發展進程中，我國的火電廠得到了較快的發展，在滿足社會生產及人民日常生活需求方面發揮了重大作用。新時期，我國經濟發展邁入了新常態，經濟結構的調整也對火電廠事業提出了新的要求。傳統的粗放型生產模式已經在實踐中被逐漸淘汰，如何落實可持續發展目標、實現電力供應的節能提效成為衡量火電廠現代化發展水平的重要指標。近年來我國火電廠采用了一系列優化改造措施，使得其在能源利用效率及消耗控制方面取得了較為突出的成果，但是綜合來看，與國外的一些發達國家相比，仍然存在著能源利用效率偏低的問題，這亟待全行業思考并加以探索。為火電廠需要重點聚焦于汽輪機組這一能源消耗較大的關鍵性設備的節能提效問題，采用多種技術措施，以實現最大化的綜合效益。

1 火電廠汽輪機組概述

火力發電始終是我國發電事業的重要組成部分，即使近年來風力發電、核電站發電等多樣化發電渠道得到快速發展，但是火力發電仍然在占據著絕對的主導地位。但是在新時期，尤其是可持續發展戰略對于發電事業提出更高要求的情況下，火電廠的能源消耗問題也特別突出，如果不能有效控制能源消耗狀況，不僅會影響火電廠的經濟效益，還會使得整個火電事業陷入發展的停滯階段，難以把握國民經濟的發展機遇。因此，火電廠的節能提效已經刻不容緩。

作為火電廠的重要組成設備，汽輪機組憑借其自身的獨特優勢廣泛應用到各類的火電生產過程中去，具體來說，其主要具有幾點優點：（1）在長期的應用過程中經歷了系統的優化升級，其生產效率具有顯著的優勢;（2）汽輪機的運轉主要依托于蒸汽推動，因此相對來說設備磨損等劣化狀況程度較低，其使用年限較長;（3）汽輪機構造相對簡單，因此維護過程相對便捷。基于火電廠汽輪機組的這些優點，可以看出，汽輪機組的節能提效應當集中于能源消耗的控制方面，而要實現這一理想目標，應當將重點放在消除火電廠汽輪機組設備缺陷及提高其能源效率兩個方面。

2 火電廠汽輪機組能源損耗的主要因素

針對于火電廠汽輪機組的節能降耗需要基于其實際的能源消耗情況，在火電廠的日常運轉中可以發現，造成汽輪機組能源損耗的主要影響因素集中如下：

2.1 電力負荷因素

在汽輪機組的正常運行過程中，電力負荷對于其能源損耗狀況具有重要影響。如果電力負荷經常出現大幅變化，即其變化幅度較大，那么峰谷變化就難以避免，在這種不穩定的狀態下，汽輪機組需要進行多頻率的調整，以適應實際的變動狀況并保證設備的穩定運行，這一過程會導致汽門節流損失以及汽輪機的級內損失明顯增加，消耗大量的能源[1]。

2.2 溫度及壓力因素

溫度及壓力也是對汽輪機組能源損耗具有直接性影響的重要因素。在火電廠汽輪機組的運行過程中，如果出現溫度或壓力明顯偏離設計值時，在機組負荷一定的情況下，必然導致蒸汽流量或蒸汽焓值偏離設計值，將導致汽門節流損失與級內損失增加。同時，當溫度或壓力偏離時，還會造成汽輪機排汽濕度變化，給汽輪機設備安全造成傷害。

2.3 汽缸因素

盡管汽輪機組在火電廠的日常工作中體現出精密、穩定、高效等一系列設備優勢，但是其中仍然存在著一些設備問題會抑制其能源利用效率的提高。特別是對于汽缸這一重要構件來說，其主要作用是幫助汽輪機實現與空氣流通部分的有效隔離，進而使得其在日常運轉過程中，能有充足的蒸汽在其內部做功，從而達到穩定運轉及控制能源損耗的目標，這一點在軸端密封與汽輪機內部各級間的密封上體現得尤為突出。但是在實踐中可以發現，我國的汽缸研發及制造水平仍然有待提升，其中一部分國產汽缸的效率實際值與設計值存在著明顯的偏差，與國外發達國家相比，存在較大的改進空間[2]。

3 火電廠汽輪機組的節能提效策略

3.1 優化汽輪機的啟停過程

一般來說，機械設備的啟動與停止操作往往會消耗較大的能源，這一問題在汽輪機的啟停過程中更加突出，因此需要采取針對性手段，實現對于汽輪機啟停過程的優化。在組織啟動操作的過程中，要嚴格依照規范化的操作標準，確保其運行參數處于合理的范圍之內，如果與規范要求存在沖突情況，則要及時停止相關操作，排查相關問題并加以處理，不能一味追求作業速度而直接操作，以避免不必要的能源損耗。例如，在理論上，如果汽輪機的啟動過程中出現暖管時間明顯較長的情況，此時汽輪機組中凝汽器的真空度和主汽門的壓力會高于汽輪機冷態階段的沖轉參數，如果作業人員沒有及時對照規范標準進行處理，那么會使得啟動作業的能源消耗大幅提高。針對于這一問題，作業人員可以采取一系列有效措施加以應對，在啟動操作中，可以適當采用開高低旁的方法，對于凝汽器的主汽門前壓力加以控制，已達到最小的換熱溫差以及最優的換熱效果。同時，合理控制凝汽器真空以控制啟動蒸汽流量，幫助汽輪機組全面、快速、均勻加熱，這樣，機組啟動時間將會得到明顯控制，消耗的煤炭、除鹽水、廠用電等能源能得到明顯降低。同時，“定，滑，定”是廣泛應用于汽輪機運轉優化的一項操作原則，這可以有效緩解電力負荷過高的情況，降低負荷量峰谷變化對于汽輪機能源消耗狀況的消極影響[3]。在機組高負荷或者低負荷時，作業人員可以采取定壓運行噴嘴（或調門）調節的方式，在中間負荷工況時，應按照汽輪機組的滑壓曲線調節進汽壓力，從而減少能源消耗達到節能降耗的實際效果。除此之外，為了最大程度利用汽輪機運轉過程中的各項能源，可以選擇滑參數停機的方法，在汽輪機的停機過程中，使得其中的余熱被充分利用，從源頭上控制原有的能源投入，契合節能提效的內在邏輯。

3.2 科學調整給水溫度

為了保障火電廠汽輪機組的有效運行，需要把握好其加熱器的水位情況，避免出現作業不穩定的情形。同時，要科學調整給水溫度，從而有效控制汽輪機組運轉中需要消耗的能量，達到節能提效的效果。但必須注意的是，要避免出現“過猶不及”的問題，要將給水溫度控制在相對穩定的狀態中，如果出現溫度異常即過高或過低的情形，同樣會造成能源的大量損耗，且其程度更為嚴重。具體來看，如果給水溫度過低，則說明各級回熱抽氣量不足或者參數不夠，影響汽輪機組的回熱效率造成損失，若是由于加熱器水位過高引起給水溫度低則會造成汽輪機水擊的風險。同時由于給水溫度低勢必造成蒸汽溫度低或者產氣量下降（蒸汽溫度升高），影響汽輪機進汽參數增加損失。如果給水溫度過高，則會造成爐內吸熱量降低，排煙溫度升高，同時水冷壁安全風險增加，給機組穩定運行帶來隱患。通常來說，汽輪機組運行過熱、能源轉化率低、運轉不穩定是導致汽輪機出現運轉故障的主要原因，會加大汽輪機組的能源損耗程度。針對于這一情形，需要重點排查汽輪機的冷凝器狀態，確定其是否符合規范參數及其通風降溫設備是否正常。對于能源轉化率不高的問題，需要重點檢查汽輪機組的管道壓力[4]。

3.3 凝汽器的真空節能優化

凝汽器是火電廠汽輪機組的必備設備，其核心作用體現在對汽輪機所排氣體進行冷卻凝結，使得其轉化為水，從而在汽輪機內部形成真空狀態。凝汽器的真空節能優化要把握幾點要點[5]：

（1）降低真空泵工作水的溫度。水環式真空泵是當前火電廠汽輪機組中應用較為廣泛的真空泵類型，如果其工作水溫過高，那么其抽氣性能會明顯下降，從而導致凝汽器真空狀態不佳，難以實現節能效果。針對于這一問題，需要定期對工作水溫以及工作水冷卻器進行實時監測，如果出現異常狀況要及時清洗，同時也要將清洗及維護工作常態化。（2）保證凝汽器換熱面的清潔程度。如果凝汽器換熱面出現各類型的污垢，會阻礙其原有的能源消耗控制效果。一般來說，當前多數火電廠采用膠球清洗裝置對凝汽器換熱面進行清潔。這一裝置可以達到不停機狀態下連續工作的效果，在實際應用中為了有效提升其清潔水平，可以采用優化手段：如果發現水室隔板、管板銜接處等膠球聚集的死角，可以在原有的裝置上增設導流板，從而改變原有的水流方向，避免出現死角覆蓋不到的情況;可以適當應用不銹鋼管替代原有裝置的銅管，從而解決冷卻管結垢的問題。

4 結語

在我國國民經濟持續發展的大背景下，社會生產及人民生活對于電力供應的依托程度日益提高，這對于火電廠來說是一種紅利性的歷史機遇，但同時也對于火電廠的優化運行提出了更高標準的要求。火電廠要積極響應可持續發展戰略的要求，重點聚焦于火電廠汽輪機組的優化升級，以提高對日益緊缺的資源的利用效率，并從根源上解決能源浪費問題，以達到節能提效的理想效果。當前，針對于汽輪機組節能提效的技術層出不窮，且在實踐中充分證明了其多樣化的應用價值，這要求火電廠積極結合汽輪機組的設備特點，積極引進各類節能提效的先進措施，以推動汽輪機組的優化運行，為火電事業在新時期的突破性發展提供強大動力。

參考文獻

[1] 姚勝威.火力發電廠汽輪機組節能影響因素分析及其降耗對策探討[J].自動化應用，2017（8）：109-110.

[2] 張輝.火力發電廠汽輪機組節能降耗措施淺析[J].山東工業技術，2014（19）：155.

[3] 董光輝，張利輝.大型火力發電廠汽輪機的設計優化及節能[J].能源與節能，2014（6）：89-90.

[4] 張會娟.電價引導下電力產業鏈綜合節能優化模型研究[D].華北電力大學，2014.

[5] 楊志平.大型燃煤發電機組能耗時空分布與節能研究[D].華北電力大學，2013.