發電廠汽輪機運行節能降耗策略研究探討

張歡

【摘要】發電廠在進行電力生產期間要應用燃料來發電，由于燃燒的燃料量多，所以作為電能生產過程中重要設備的汽輪機，其是耗能大戶，在運行過程中會受到各種因素的影響，而且因自身性能等原因會產生能耗，降低設備效率，增加成本。因此，要想提高發電廠的能量利用效率，減少汽輪機運行過程中的能量消耗是關鍵。基于此，本文首先介紹了發電廠汽輪機概述及工作原理，闡述了發電廠汽輪機運行現狀及降低其能耗的意義，并詳細分析了發電廠汽輪機能耗因素及其節能降耗的策略。汽輪機節能降耗是發電廠運行管理的重要內容，對提高發電廠運行效率具有重要影響。造成汽輪機能耗的因素很多，因此發電廠應重視汽輪機運行的節能降耗，準確分析汽輪機運行能耗增加的原因，制定可行性高的節能降耗策略，有效解決問題，使發電廠汽輪機在后續運行中能高質量、高效率地工作，并具有非常理想的節能降耗運行效果，避免再次出現能耗大問題，從而有效提高發電能生產的經濟效益。

【關鍵詞】汽輪機;節能降耗;因素;策略

一、發電廠汽輪機概述及工作原理

汽輪機是一種借助蒸汽熱能做工的機械，其是利用沖動作用和反動作用的原理，將來自鍋爐的具有一定溫度、壓力的蒸汽經主汽閥和調節汽閥進入汽輪機內，依次經過一系列環形安裝的噴嘴柵和動葉柵而膨脹做功，將其熱能轉換成推動汽輪機轉子旋轉的機械能，通過聯軸器驅動發電機發電。膨脹做功后的蒸汽由汽輪機排汽部分排出，排汽至凝汽器凝結成水，再送至加熱器、經給水送往鍋爐加熱成蒸汽，如此循環，也就是蒸汽的熱能在噴嘴柵中首先轉變為動能，然后在動葉柵中再使這部分動能轉變為機械能。

二、發電廠發電形式

電廠在建設過程中，需充分應用一次能源，對其進行科學轉化，以電能形式輸出。在社會不斷發展過程中，我國發電形式也出現了很大程度的變化。首先，傳統發電形式。在我國傳統發電廠建設過程中，通常將燃煤作為發電的主要能源，但煤礦資源屬于不可再生資源，同時會造成一定程度的污染，在現代人生態意識不斷提升和我國發電技術發展過程中，國家相關部門逐步選擇使用先進發電技術取代燃煤發電。新型發電方式的合理應用能在很大程度上推進我國生態環境建設。通常，相關工作人員需要在對煤進行加工后，將其送入鍋爐燃燒，鍋爐內的水隨著煤的燃燒逐步升溫，形成高溫高壓過熱蒸汽，過熱蒸汽對汽輪機葉片造成一定程度的沖擊，使其開始轉動，從而帶動發電機進行發電作業。在現代發電廠建設過程中，通常是選擇水力和火力進行發電作業。其中，水力發電廠主要通過利用水流運動產生的勢能和動能，在將其轉化為機械能后進行進一步轉化，使其以電能形式輸出。火力發電廠主要將大量可燃物燃燒，先由化學能轉化為蒸汽內能，隨后進一步轉化為機械能，最后形成電。在進行火力發電時，也會出現一定的能量消耗，同時如果不能對其進行科學有效的處理，會在一定程度內污染大氣環境。作為清潔能源，現代人對太陽能應用逐漸加強重視，各個國家也開始應用太陽能進行發電。

三、降低汽輪機能源消耗的意義

我國社會發展和人們的生產生活都需要電力的支撐，作為推動我國國民經濟增長的重要內容，發電廠為我國經濟社會發展創造了巨大價值，現階段在發展過程中汽輪機組的容量不斷擴大，但對各類資源的消耗也日益增加，雖然我國資源儲量較大，但存在一定的區域性和技術性限制，許多能源無法被有效利用，并且部分地區在發展過程中忽視了生態環境保護，由于生產污染而導致生態環境問題頻發，因此加強資源保護是社會發展過程中不可回避的問題。發電廠為人們的生產生活和社會發展提供了豐富電能資源，但電能消耗的日益增長，各地區的發電廠數量也在不斷增加，作為資源消耗的重點環節，汽輪機的節能系統仍有待于完善，發電廠汽輪機在運行過程中，提高效率、降低資源消耗對實現可持續發展具有積極的推動作用，探究科學合理的汽輪機節能措施對我國的社會發展及環境保護等也具有重要的現實意義。

四、發電廠汽輪機運行現狀

我國是能源消耗大國，但隨著全球環境越來越惡劣，環境保護刻不容緩及不可再生資源的消耗無法逆轉的巨大雙重壓力下，降低能耗、提高效率是目前汽輪機研發的主要目標。與此同時，我國也投入了大量物資、人員與國外合作，以我國廣大的市場來換取其他國家先進的技術。但目前我國的汽輪機水平與國外技術仍有不小差距，根本原因是我國模仿居多，在吸收轉化核心技術能力及在此基礎上的技術創新研發能力不足，導致我國汽輪機一直落后于他國。

我國大部分發電廠是自行安裝和維護的，經國家檢測這些設備和標準要求下的節能降耗設備還有很大的差距，因此需在節能降耗方面加以提高，積極學習國際上發達國家的節能降耗技術，以提高本國技術。

我國發電廠工作人員的整體素質偏低。在我國部分發電廠，招收工作人員的學歷水平要求普遍不高，且工廠內部高層普遍不重視研發，造成相關科技研發部門能力水平有限，工作止步不前，因此對汽輪機節能降耗這一問題相對比較難解決。這也是導致部分發電廠一直處于瓶頸無法很好解決的重要原因之一。

發電廠自身的管理制度不夠嚴謹。我國工廠普遍存在一個弊端就是，只重視經濟收益而缺乏統一高效的管理制度，因此導致發電廠中工作人員沒有很強的工作積極性，無法全身心投入到改革汽輪機的生產上。

五、發電廠汽輪機能耗因素

（1）汽壓和溫度。在正常運行狀態下，汽輪機不但要確保蒸汽的流通性，同時，也會遭受汽壓和溫度的影響，從而使汽輪機的能耗增加。在運行狀態下，汽輪機汽缸內的噴水量會在一定程度上影響到汽壓和溫度;在熱能持續供應時，噴水量在空氣中的比重會持續上升，其相應的能耗也會不斷提高，在此情況下，汽輪機自身的運行效率會降低，進而加劇能量消耗。此外，汽壓和溫度的變化，同樣會給汽輪機耗損造成一定影響。因而，在實際操作過程中，必須要維持鍋爐冷水壁和過熱器內部的清潔，而且也要確保管線路的合理封閉性，從而進一步確保能嚴格控制汽壓和溫度，以實現節能降耗的目標。

（2）水冷凝汽器與機組運行流通性存在的不足。目前，我國發電廠一般都是采用直接取水的方式進行冷卻，這種方式難以有效的對水質進行過濾，因此在長期生產過程中，凝氣管容易產生較多的水垢，對汽輪機組的換熱效果產生消極影響，并且耗水量急劇增加。凝汽器在生產過程中還有可能發生泄漏問題，在冷卻水水質較差的情況下，水垢厚度超出標準，容易對凝汽器內部產生較強的腐蝕，甚至出現爆炸情況，從而導致發電廠的安全生產性降低。

對于汽輪機組的流通性檢查，對降低生產耗能來說具有積極作用，是目前我國發電廠汽輪機能耗分析的關鍵性內容。流通效果會直接關系到汽輪機內部的運行效率，需要對其流通面積和汽流量進行科學提升，以達到提升汽輪機內部運行效率的目的，從而完成降低能源消耗。

（3）真空系統密封性不夠。對汽輪機而言，真空系統的密封性也是影響其工作效率的一大問題，真空下降會使蒸汽做功能力下降，蒸汽流量增加，致使葉片過負荷;真空下降，會令機組軸向推力增大，導致機組軸向位移增大，嚴重時甚至會造成推力瓦過負荷，導致推力軸承溫度升高甚至燒毀。真空下降不僅會增大能源的消耗，增加運行成本，也有可能會造成排汽缸等部件變形，進而影響到整個汽輪機組的安全。真空下降的原因很多，如凝汽器冷卻水較少或中斷，凝汽器水室有空氣積存，熱水井水位升高淹沒凝汽器抽氣口，軸封系統、真空泵運行不正常，以及最關鍵的真空系統泄漏等。

六、發電廠汽輪機節能降耗的可行性原因

（1）技術原因。上世紀末，我國就已開始對老式汽輪機進行了技術改造。截止到目前，多年的實戰經驗下使我國的汽輪機在節能方面取得了較大成就。而且經過改造后的汽輪機不僅能有效降低耗損，還能有效提升熱效率，提高資源能源的轉換效率，并在一定程度上提高了汽輪機的運行穩定性和安全性。因此，我國已具備了對汽輪機實行降低耗能的技術條件。

（2）經濟原因。對任何一個企業而言，首先需考慮經濟利益。因此，在對發電廠汽輪機實施技術革新前，需對成本收益進行了解，進而避免為實現節能項目而過多的投入成本。經過對相關數據分析得出，技術革新花費的成本比購買新的汽輪機花費成本要高，但經過一系列的改造后，能極大地降低汽輪機的能耗量，并且不影響發電廠的經濟效益。因此，從經濟方面入手分析得出，汽輪機的改造具有可行性。

七、發電廠汽輪機運行節能降耗策略

（1）維持凝汽器最佳真空。在汽輪機運行過程中，相關人員必須確保冷凝管始終處于真空狀態和最佳狀態，以確保汽輪機運行更為高效。在具體工作過程中，首先需確保機組具有良好的真空嚴密性，真空密封凝結管，同時還需進行相關實驗，找出滲漏原因并對其進行具體分析，灌水檢測是目前常用的檢測手法，通過定期開展實驗檢測能確保凝汽管始終處于真空狀態。其次可采用凝汽器運行狀態實時監測法，即工作人員要利用現代化的先進技術與監控系統，對凝汽器運行情況作以運行時不間斷的真空狀態監控，若在檢查期間發現凝汽器的個別部件存在運行異常情況，或運行期間的水位未達到合格線時，提示此時凝汽器真空狀態不佳，有明顯的下降表現，要對其進行控制處理，避免發生凝汽器運行真空狀態不良下的能源消耗量增大情況。

（2）適當提高給水溫度。給水溫度會對鍋爐燃料的消耗量產生影響。當給水溫度降低到一定程度時會增添燃料消耗，這不僅降低鍋爐的生產效率，還會產生大量的煙氣，對空氣環境造成一定污染。因此為解決該問題，可適當提高給水溫度。具體而言，保障高加投入率，當汽輪機組啟動和滑停時，可對給水溫度進行控制，并且啟停中，可解列或投入高壓加熱器，當出現違規操作時，需及時制止。同時，定期清理管道內部，降低污垢位置的熱應力和溫差應力。此外，保持高加一定的水位，防止泄漏情況。因此，運行過程中需保持良好地水位，當機組進行檢修時，可對高壓加熱器進行適當檢查。

（3）完善汽輪機熱力系統。在實際發電廠汽輪機的正常運行過程中，為了能最大限度地實現節能降耗的目的，對其自身的熱力系統需進行相對應的完善，而汽輪機在運行過程中，其自身的經濟性能在一定程度上與熱力系統存在較緊密的聯系，而在這種形勢下，對熱力系統進行一定的優化或完善，是有效提高汽輪機自身節能降耗的有效措施之一。汽輪機的熱力系統優化不僅需提高汽輪機自身的整體性能，而且需盡可能地避免汽輪機在日常運行過程中出現一些能量耗損的現象，在實際操作過程中，汽輪機的運行技術人員，需根據實際情況，按汽輪機自身的結構特點，來對其進行整體性能的優化配置，最大限度地避免在其進行能量運輸過程中出現一些損耗現象，而對一些中高壓以外的下缸疏水系統也需對其進行相對應的改造，這樣才能從根本上提高其自身的工作效率，對汽輪機的節能降耗也提供了一定的輔助性影響和作用。

（4）在啟動、運轉與停機過程中的節能降耗策略。在對汽輪機進行啟動時，需依據汽輪機的啟動曲線合理選擇相關參數。在啟動前，還需對其進行預熱暖機，導致啟動時間延長，用電量增大，使發電廠的運行成本變高。因此，可先使用旁壓先開的方式開啟真空破壞門，使汽輪機的真空維持在-60～-50kPa范圍，此范圍真空可增大汽輪機的蒸汽量，加快暖機速度。這種操作方式不僅能控制膨脹差值，還能降低其并網的時間。

在汽輪機正常運行過程中，要運用定、滑、定的操作方法。這種方法可有效提高低負荷下鍋爐內燃料的燃燒效率與水循環效率。同時，還可通過控制水泵的轉速來提高整個系統的運行效率。

汽輪機一般只在進行檢修時才會停機，停機過程中使用的參數是否合理也很重要，只有合理的停機參數才能保證系統的各個部件不會因緊急停機而造成破壞，這有利于延長整個系統的運行壽命。

八、結語

在我國當前各行各業的快速發展進程中，電力需求日益增大。汽輪機作為發電廠中的核心設備，不僅需要重視其日常檢修與維護，而且還應注重其使用效率的提升，以使其在有效資源利用下達到節能降耗的目的，由此促進電力事業的良性健康發展。另外，節能降耗問題是當前社會十分關注的問題，同時也是社會未來的發展趨勢，更加是企業的未來工作發展方向。對此，企業自身要主動適應環境的不斷變化，采取積極的措施展開變革，從而實現節能降耗的目標，并且在效率和利潤空間上得到提升。若只是單純從汽輪機的角度考慮，產生能耗的因素有很多，其中包括自身的材質和性能，以及機組的運行環境和各部分之間的協調性，還有工作人員的操作等。只有從根源上找出問題，才能尋求有效的解決措施。

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