發電廠汽輪機及其輔機設備節能技術探討

徐建

摘要：汽輪機技術逐步完善在一定程度上提升了汽輪機及其輔機設備的熱效率。在經濟大環境與市場經濟推動下，電力行業面臨節能增效上的壓力，需要全面提升發電廠汽輪機及其輔機設備的運行效率，盡可能降低能源方面的消耗，逐步提升其社會效益與經濟效益。燃煤電廠中，鍋爐、汽輪機以及輔機部分是主要的能耗裝置，對其采取有效的節能措施是促進燃煤電廠能夠永續發展的重要措施。為此，我們可以通過降低鍋爐的熱損失以及提高鍋爐的燃燒率來減少鍋爐的能耗，而對于汽輪機和輔機部分，我們可以采用優化高壓缸、低壓缸以及循環水泵、水循環系統等重要組成部分運行方式的方法來降低汽輪機、輔機部分的能耗，從而實現燃煤電廠的節能。

關鍵詞：發電廠;汽輪機;輔機設備;節能技術

一、發電廠汽輪機及其輔機設備運行現狀和節能目標

1.1發電廠汽輪機及其輔機設備運行現狀

運行現狀主要體現在以下幾方面：①環境污染嚴重。現階段，我國環境污染日益加劇，生態被嚴重破壞，其趨勢還沒有得到完美的控制。據統計，每年二氧化硫的排放量達到2000萬噸，而燃煤排放的煙塵和二氧化硫站總排放量的70%～80%。同時我國25%的煤炭都是含硫量大于等于2%的高硫煤，而煤炭總量的50%被應用于發電，由此導致發電廠中排放的二氧化硫非常多。這種情況會引發人們呼吸系統疾病，使哮喘病加劇，并且引起胸部不適和頭疼等癥狀。因此，對發電廠汽輪機及其輔助設備進行節能是非常有必要的，能夠有效減排，對環境保護十分有力。②加熱系統運行現狀。現階段，在汽輪機運行過程中，加熱系統已不能滿足其給水旁路運行、散熱損失以及端差損失的需求。一般情況下，加熱系統的各個環節都會參與汽輪機組的運行，但是一旦其中某一環節出現問題，就會使其運行受到影響，從而使發電廠經濟性能受到影響，因此，對加熱系統的性能進行改造，具有巨大的節能空間和潛力。

1.2 發電廠汽輪機及其輔機設備的節能目標

發電廠汽輪機及其輔機設備的節目目標主要從兩個節能指標上進行考慮：①宏觀節能能量指標。到2020年時，我國每萬元的GDP煤炭能耗從標準煤2.68t逐漸下調到標準煤1.54t，同時在2003～2020年期間，每年平均的節能率要達到3%，其節能能力要達到標準煤14億噸，相當于使二氧化硫總排放量減少2100萬噸。真空嚴密性每降低1kPa，熱效率會降低0.2%，而煤耗會增加0.564g/（kW·h），②單位能耗指標。我國在2010年總體能耗節約就已經達到了20世紀90年代的國際先進水平。預計到2020年接近或者是達到現代國際的先進水平。發電廠煤耗在2020年預計可達到標準煤320g左右，而且預計排煙溫度會提升到3～8℃，且鍋爐效率與原來相比將會提升0.2%～0.5%。機組的給水溫度每降低1℃，熱效率會降低0.03%，而煤耗會增加0.084g/（kW·h）。

二、汽輪機及其輔機設備的影響能耗因素

2.1 能耗因素

汽輪機汽缸是相對封閉、性能良好的氣室，阻斷汽缸內的氣體和外界的空氣，同時將蒸汽轉化成機械能。氣缸內缸和外缸間存在著空氣夾層，工作過程中，熱輻射作用促使內缸熱能向外缸傳遞，夾層內氣流在某種程度上實現氣缸預加熱，為氣缸內的工作效率提供保障。汽輪機及其輔機設備工作過程中，氣缸內噴水量直接影響氣壓與溫度。熱能持續供應的狀態下，噴水量和空氣之間比重逐漸增加，這就使得熱能消耗也逐漸增加，汽輪機及其輔機設備工作效率處在比較低的工作狀態，熱能損耗問題也比較嚴重。蒸汽壓力與溫度變化也會影響汽輪損耗，實際操作過程中，需要保證鍋爐冷水壁與過熱器內部保持清潔狀態，同時汽輪機輔機管線路合理性與封閉性也需要保證。

2.2 調整因素

汽輪機及其輔機設備的運行調整合理性對整體節能降耗有效性產生直接影響。汽輪機及其輔機設備在運行調整過程中主要包含6個方面的問題。（1）未優化循環水運行方式，進而未及時維護二次濾網，最終造成了堵塞，或者是真空泵冷卻水的溫度過高等造成凝汽器真空偏高。（2）機組啟停時，若是暖機時間的調整不夠恰當或者是調整過長也容易產生機組跳閘，這就使得機組由于頻繁的開機停機而造成能耗增加。（3）機組由于運行調整不夠恰當造成了各項參與和實際負荷之間存在不符情況，這就使得能耗增加。（4）一部分并沒有應用新型技術或者是參與改造舊機組，比技術創新機組的能耗高。（5）凝結水泵的運行方式不夠合理，由于未合理進行環節調整促使汽輪機及其輔機設備的運行能耗隨之增加。（6）加熱器的水位設定方面不夠合理，或者是由于水位設定過高，或者是水位設定過低。

三、汽輪機及其輔機設備的節能途徑

3.1改造鍋爐水泵

汽輪機及其輔機設備改造節能技術時，需要針對原能耗較高鍋爐水泵換成能耗相對較小上水泵。啟動機組前或者是鍋爐汽水系統的上壓試驗過程中，可以選擇能耗相對較小的上水泵上水，鍋爐點火后則需要完成升壓后啟動電泵，這樣有利于降低汽輪機及其輔機能耗。

3.2改造凝結器系統

一般情況下，降低的壓力值越大，代表蒸汽做功就會越多，這種情況，需要凝結器系統中的壓力始終保持真空狀態。這樣才能為汽輪機及其輔機設備的做功效率提供保障，同時不僅可以減少煤耗，而且還可以提高汽輪機及其輔機設備的經濟效益。節能技術在凝結器系統中的應用主要體現在以下幾點：①反復試驗凝結器中凝汽器的真空嚴密性。定期試驗真空嚴密性，如果發現其真空嚴密性不合格，那么需要進行及時的堵漏和維護。在此期間，真空嚴密性每降低1kPa，熱效率會增加0.2%，而煤耗會增加0.564g/（kW·h），②定期對抽氣設備進行維護。相關工作人員要定期的檢查抽氣器內部的工作水箱水位，確保其中的水位始終保持正常，同時還要保證其水溫小于26℃。③對循環水水質進行嚴格控制。工作人員要實時監控循環水水質，降低凝汽器中銅管出現積垢的概率，從而提升換熱效果。同時還要檢查膠球清洗系統，確保其工作效率，提高其換熱效率，這樣才能夠達到節能降耗的目的。

3.3優化抽氣設備的運行方式

抽氣設備是汽輪機重要的輔機，抽氣設備能夠抽出汽輪機在工作過程中漏入凝汽機中的空氣和其他氣體，從而能夠保證其能夠在真空環境下工作。而據筆者的工作經驗發現，抽氣設備的工作效率受液體的溫度以及吸入口的壓力以及溫度等的影響，因此我們可以調節上述因素從而促使抽氣設備的高效工作。經過實踐證明，抽氣設備的工作能力隨著工作液體溫度的升高而降低，因此夏季時抽氣設備的工作效率低下，使得其能耗過高。因此當溫度過高時工作人員可以采取低溫水冷卻工作液溫度的方式來給抽氣機的工作液進行降溫。

3.4改造加熱系統技術

發電廠汽輪機熱力系統主要借助煤燃實現加熱給水，煤處在燃燒加熱水的過程中，不僅會造成一部分熱量損失，還可能由于水的初始溫度過低造成能量更多損耗，這就使得鍋爐熱效率降低，那么就需要嚴格控制水溫。首先，確保高壓加熱器的投入率。汽輪機機組正常啟停時需要嚴格的按照相關規程操作，及時投入或者是解列高壓加熱器。為了能夠有效規避汽輪機運行過程中高壓加熱器解列，工作人員需要合理維護高壓加熱器，這樣能夠規避由于人為失誤或人為疏忽產生的不必要能源損耗。其次，重視加熱器維護工作。工作人員需要重視檢查和維護加熱器冷卻水管等相關設備嚴密性，若是冷卻水管產生泄漏問題，那么可能造成水污染，若是水室隔板產生泄漏，那么則可能造成一些高壓給水中冷卻水無法通過的問題，這就使得給水的溫度過低，能源損耗較為嚴重。因此一旦發現了加熱器系統產生漏點，需要及時維護與堵漏。最后，確保加熱器處正常水位。若是汽輪機加熱器內水位比較高，可能出現淹沒，需要減少換熱面積，同時造成換熱效率降低。此外，還可能由于疏水倒流入汽輪機對機組安全產生影響。

四、結語

綜上所述，我們要提高電廠的輔機設備的節能功能的同時，尋找替代性的能源。我們更要在借鑒先進工業國先進的節能技術的同時，根據我國的實際情況，實事求是地自主研制出適合我國實際情況的節能方法，從而達到降低生產成本、減少污染的目的。從而更好的保護生態環境，提高我國人民的生活質量。

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