發電廠汽輪機運行節能降耗策略研究

丁玲瓏 山西魯能河曲發電有限公司

汽輪機是目前主流發電廠中的重要組成設備，汽輪機在運行時因自身設備的功能設計，需要消耗大量的能源，同時也會導致一些污染物的產生。這與我國當前所提倡的節能減排理念是相沖突的。現代社會對于能源的節約和環境的保護都是極為重視的。因此，對于發電廠汽輪機采取降耗策略是勢在必行的要求。為了有效降低汽輪機的能耗，減少對周邊環境的影響，需要對汽輪機能耗較大的原因進行綜合分析，才能針對具體的能耗問題，提出最適合的汽輪機降耗策略，進而保證降耗策略的可行性。

一、發電廠汽輪機的工作原理

在研究發電廠汽輪機能耗問題之前，需要對汽輪機的工作原理進行深入的了解，才能確保汽輪機節能降耗研究的科學性，進而在此基礎上提出更加合理的降耗策略。汽輪機是火力發電廠中的基礎設備之一。火力發電廠通過鍋爐燃燒煤炭會產生的大量熱量，將這些熱量加熱水會產生大量的水蒸氣，而高溫水蒸氣會驅動汽輪機轉動。當汽輪機快速轉動時，與汽輪機連接在一起的發電機便可以借助汽輪機產生的機械能進行發電。所以，在火力發電廠中，汽輪機是實現機械能轉化電能的關鍵設備，沒有汽輪機，火力發電廠便無法進行正常發電。

二、汽輪機高能耗的主要影響因素

（一）汽缸效率的影響

汽缸是汽輪機工作運行的重要組成，其本身具有良好的密閉性，可以完全地阻斷缸內氣體與外界空氣的聯系。火力發電廠發電時，需要先將熱能轉化為機械能。在轉化過程中，通過鍋爐的加熱，汽缸內部會產生大量的蒸汽，高溫蒸汽會帶動葉片進行轉動，而汽缸內部的熱量也會越來越高。汽缸的工作效率在很大程度上決定了汽輪機的能耗水平。如果汽缸工作效率較低，汽輪機在運行時會需要更多的能源，才能保證輸出功率的穩定。如果汽缸工作效率較高，汽輪機的能耗水平也會有所下降。

（二）機組流通性的影響

汽輪機的流通性是影響其整體能耗水平的重要因素。在實際發電的過程中，汽輪機的機械能是由蒸汽熱能轉化而來的。因此，高溫蒸汽的流通性在一定程度上影響了汽輪機機械能的大小，進而影響了機械能轉化為電能。如果整個汽輪機組的流通性受到了影響，汽輪機的能耗情況也會因此而改變。目前，影響汽輪機組流通性主要有兩方面。一是機組的流通面積。如果機組的流通面積無法得到有效的保障，導致流通面積減小，汽輪機獲得的機械能同樣會因此降低，從而降低了汽輪機的整體效率，造成能源的空耗。二是機組的汽流量。汽輪機運行使用的蒸汽是密閉的，不會輕易與外界空氣聯系。我們可以通過分析汽缸的工作情況，從中得判斷汽缸軸封間是否存在漏氣問題。若發生漏氣問題，高溫蒸汽的汽流量輸出必然受到影響，從而降低了汽輪機汽缸的工作效率。

（三）蒸汽壓力與溫度的影響

發電廠汽輪機為了保證其正常的運行狀態，除了要保證機組的流通面積和汽流量外，還要保證蒸汽的壓力和溫度。一旦蒸汽的壓力和溫度出現大幅變化，會直接導致汽輪機工作效率的降低，從而增加其運行能耗。發電廠鍋爐產生的熱量會傳遞到汽缸，汽缸在熱能的持續供給下，內部會產生大量高溫高壓的蒸汽，當蒸汽壓力和溫度處于某一水平時，汽輪機的工作效率會達到最大。此時如果機組內蒸汽的壓力和溫度持續上升，汽輪機的工作效率反而會出現下降的趨勢。發生這一情況時，驅動汽輪機運行的能量會出現較為嚴重的損耗。而蒸汽壓力和溫度過低也會導致汽輪機工作效率無法達到最佳。

因此，實際操作汽輪機時，需要根據汽輪機的實際運行情況，對蒸汽壓力和溫度進行合理的調整。而控制蒸汽壓力和溫度變化的因素主要有兩種。首先，是由于水壓和燃燒量的調整工作出現問題，而導致蒸汽壓力和溫度的變化。所以，汽輪機工作時需要調整好鍋爐的燃燒量，并根據汽輪機運行需求調整水量，以保證汽輪機始終保持最佳的工作狀態。其次，汽輪機冷凝器也是影響蒸汽壓力和溫度一大因素。冷凝器的熱傳遞一旦出現問題會直接影響冷凝器的散熱情況，進而影響汽輪機的汽流量。為此，汽輪機冷凝器需要保持一定的清潔度，此外，鍋爐過熱器的管線線路要保證合理的封閉，以最大限度地控制蒸汽溫度。

三、汽輪機的降耗策略

汽輪機在火力、核能等發電廠的應用地位是十分重要的，為了進一步控制發電廠的發電成本，必須對汽輪機的能耗情況進行有效控制。尤其是火力發電廠，汽輪機的高能耗意味著消耗更多的煤炭，同時也會因此產生更多的污染問題。所以，我們必須通過采取降耗策略的方式，在保持或提升汽輪機工作效率的同時，實現汽輪機的節能降耗。

（一）控制冷卻系統的溫度

冷卻裝置是汽輪機運行的保障裝置，若冷卻裝置故障，汽輪機的工作效率將大幅降低。因此，降低汽輪機的能耗要控制好冷卻裝置的溫度。以水冷裝置為例，在眾多冷卻方式中，冷卻水冷卻是最為普遍且成本最低的一種冷卻方式。這種冷卻方式可以有效地對汽輪機進行冷卻降溫，且不會產生較多的冷卻成本。所以，相關管理人員需要定期對水冷裝置進行檢查，檢查冷卻水的循環情況和水文情況。發現循環冷卻水中含有較多雜質時，要立即使用專業的清潔手段進行清潔，以保證水冷裝置的正常工作效率。管理人員要做好冷卻水輸送過程的監控工作，如果在輸送過程中發生故障，冷卻水的出水口溫度便會出現上升，此時需要對冷卻塔進行巡查和維護。

（二）控制鍋爐水的溫度

鍋爐水的溫度會影響熱能的輸出效率，一旦鍋爐水溫度偏低，則需要燃燒更多的煤炭以保證鍋爐的熱量值。如此不僅會導致煤炭的過量消耗，還會增加燃燒廢氣的排放量，進而帶走更多的熱量，對鍋爐的運轉造成干擾。因此，電廠工作人員要嚴格檢查汽輪機組的密閉性，防止出現漏水漏氣的問題，要對機械內水室隔板進行重點檢查，以保證其密封性，避免因泄漏問題影響到汽輪機組中蒸汽與水的能量交換。如果蒸汽與水的能量交換率降低，水溫便會下降，并增加汽輪機組的能耗。為了確保鍋爐水保持較高的溫度，提高蒸汽和水的熱能轉換效率，需要使用適合汽輪機的疏水器和U型加熱管。

（三）控制汽輪機的運行

控制汽輪機組的運行是降低汽輪機組能耗的關鍵，我們可以對汽輪機組的啟動、運行和停止等三種狀態進行控制。汽輪機得到能耗主要集中在機組的啟動，在啟動前需要進行長時間的預熱。為了縮短預熱時間，我們可以通過加壓的方式加速汽輪機的預熱，以減少啟動時間內對能源的消耗。在汽輪機組運行的過程中，要保持汽輪機內部氣壓的穩定，可通過控制氣門，對汽輪機組的高負荷運行狀態進行調整，以提高整個機組對能源的利用效率。由于汽輪機組啟動需要消耗的能源過大，所以汽輪機組在運行后物特殊情況時一般不宜停機。在發電廠中，通常只有檢修汽輪機組時，才會停止汽輪機的運行。

（四）優化汽輪機組

優化汽輪機組是降低汽輪機組能耗的重要手段。在對汽輪機組進行優化時，涉及的方面較多，但主要針對汽輪機組的流通性。優化并改善汽輪機組的流通性，首先要優化汽輪機葉片，可以改裝扭曲型葉片，以代替傳統的動靜葉片，從而降低二次流失，提升其熱效率。其次要改善機組的汽封結構，減小高壓葉片的頂部間隙，提高汽封性。第三，要改進汽缸的缸體，可以優化內缸結構與靜葉片，對于缸體高壓氣管的改善，要以提升密封性為主，以控制因蒸汽泄漏造成的損失。第四，要改機組的調節級，可以改裝更加高效的平衡動葉片。

（五）控制凝汽器的熱負荷

降低汽輪機凝汽器的熱負荷可有效地改善汽輪機的能耗情況。目前，主要有兩種方法可控制凝汽器的熱負荷。一是在凝汽器的上部與排汽缸的喉部之間放置表面式加熱器，然后將加熱器的出口與工業水系統連接起來。二是在凝汽器的喉部安裝霧化噴頭。霧化噴頭可利用自身的換熱方式來減少凝汽器的熱負荷，同時更加便于凝汽器保持真空狀態。

四、結束語

降低發電廠汽輪機組的能源消耗可大幅降低發電廠的發電成本，這對于發電廠的可持續發展具有重要幫助。汽輪機的節能降耗，需要根據汽輪機的實際工作情況來選擇最佳的降耗方法，以確保汽輪機在安全性的前提下，真正實現節能降耗。