鍋爐汽輪機節能及運行管理分析

邵亮軍

【摘要】在最近幾年中，工業的快速發展也帶動了鍋爐制造業的發展，這也使得能源問題和環境問題成為重要的問題。為了符合我國可持續發展的戰略，加強環境保護，在鍋爐汽輪機管理中，必須要做好節能和運行管理，防止運行中產生過多的污染。基于此，分析鍋爐汽輪機節能及運行中存在的問題，然后探究鍋爐汽輪機節能及運行管理的具體措施，以供參考。

【關鍵詞】鍋爐汽輪機; 節能管理; 運行管理;

一、鍋爐汽輪機的能源損耗和污染問題

鍋爐熱效率偏低。實踐生產中的鍋爐汽輪機以小容量為主，這類鍋爐汽輪機難以開展完全燃燒，損失較多的熱量，難以實現最佳工況下的設備運行。而大容量的鍋爐汽輪機大都處于低負荷狀態，能源損耗問題嚴重。

排煙溫度偏高。燃料燃燒是鍋爐汽輪機的運行基礎，目前，鍋爐汽輪機的燃燒為層燃狀態，屬于不完全燃燒，排煙溫度可達300～350℃，排煙的成分包括一氧化氮、二氧化碳及二氧化硫，會對環境造成較大污染。

控制系統不足。鍋爐汽輪機的控制系統不夠完善，操作人員難以掌握設備運行的實時參數，使鍋爐汽輪機長期處于非最佳工況運行狀態，不僅浪費電能與熱能，還會對設備內部部件造成損傷，縮短鍋爐汽輪機的使用壽命。

二、鍋爐汽輪機的節能策略

（一）改進鍋爐汽輪機設備

1.鍋爐汽輪機的結構改進

針對鍋爐設備，制造企業可以從鍋爐爐拱結構入手，通過尺寸和形狀的改進，擴大鍋爐的內部空間，避免鍋爐出現配風不合理或者漏煤等問題，加大運行能耗。同時，鍋爐結構中保溫巖棉材料的應用，可以增強鍋爐的保溫性能，減少熱量損失。

針對汽輪機設備，制造企業可以從高壓缸或者低壓缸入手，改進其構造，實現節能的目標。在高壓缸改進中，制造企業需降低高壓缸的運行阻力，提升高壓缸的運行效率，以此降低能耗。對于動葉型汽輪機，制造企業可整體固定動葉片，增強其動力強度，并加大隔板氣軸間的縫隙;對于靜葉型汽輪機，制造企業可去除靜葉片中的加強筋，降低汽輪機的運行阻力。在低壓缸改進中，制造企業需要延長其工作時長，避免低壓缸出現運行疲勞問題。以200MW機組的低壓缸為例，制造企業在生產中提高根莖的參數數值，并加固動葉片。在低壓缸投入運行后，抗疲勞性能和耐腐蝕性能有較大提升，可減少能耗。

2.鍋爐汽輪機的運行方式改進

在結構改造的同時，運行方式的改進也能夠實現節能減排的目的。針對鍋爐設備，制造企業可通過鍋爐進風和出風方式的改進、煙氣余熱的利用和分層燃燒技術的引進，保障鍋爐的完全燃燒，實現鍋爐燃料的最大化利用，降低能耗。同時，制造企業可在鍋爐中應用變頻技術，控制鍋爐運行中的煤量與風量，減少煤炭的使用量。

循環水泵。企業可通過機組負荷的控制，加大該設備的運行效率，減少能源損耗。大量生產實踐表明，在同樣的壓力條件下，循環水量的提升，可以加大機組的作用力，增加能源損耗。因此，企業需要調節機組負荷，將機組的作用力控制在標準范圍內，確保機組出力增加值和循環水泵增加值間的差值最大，將機組的能源損耗降到最低。

加熱器。水位和溫度聯系密切，在端差處于最低值時，加熱器的水位為最佳工況水位，熱量損失最低。企業需在加熱器中安裝溫度傳感器和溫度調控裝置，傳感器可以實時采集加熱器不同部位的溫度，獲得加熱器的端差。結合PLC控制系統，調節加熱器的溫度，將端差控制在最低值，實現降低能源損耗的目標。

抽氣設備。該設備負責汽輪機真空工況的創造，運行效率與液體溫度、環境溫度與壓力相關。夏季溫度偏高時，抽氣設備的工作效率偏低，能源損耗較大。因此，企業需注重抽氣設備液體溫度和環境溫度的控制，利用低溫冷卻水降低工作液的溫度，利用空調系統降低環境溫度。

（二）采用多元化節能技術

在鍋爐汽輪機應用中，設備制造和使用中的節能技術引進，可以優化設備的運行工況，實現節能減排。在設備制造領域，制造企業可引進多齒蜂窩狀汽封技術（見圖1），增強鍋爐汽輪機的流通性能，降低部件運行阻力，提升設備運行效率。濰坊特鋼集團在12MW汽輪機中，應用多齒蜂窩狀汽封技術，將其額定進氣壓力控制在3.14MPa、額定排氣壓力控制在0.0073MPa。結合生產數據，節能技術在濰坊特鋼集團的應用，可使企業生產能源節約近9428噸標準煤，二氧化碳的年排放量減少24701t，約節約成本528萬元。在設備使用中，工業企業可引進干冰清洗技術及工業鍋爐水處理技術。前者利用干冰的低溫收縮功能，清除鍋爐汽輪機中的煤垢與油垢;后者利用低溫廢熱產生的能量，帶動設備運行，減少電能損耗。

三、鍋爐汽輪機的運行管理策略

（一）嚴格控制鍋爐汽輪機參數

基于鍋爐汽輪機的能耗影響因素，企業需要加強汽輪機給水溫度的控制，定期開展加熱器的檢修，確保加熱器中的高加鋼管等部件在密封性方面，符合鍋爐汽輪機的運行需求，保障設備的高效換熱與傳熱。一旦檢修中發現高加鋼管存在泄漏點，立即采取修補措施，嚴重時可更換全新的鋼管，避免能源損耗不斷擴大。

（二）做好鍋爐汽輪機的日常管理

企業需安排專業人員負責鍋爐汽輪機的啟動和停止操作，避免鍋爐汽輪機出現緊急停機狀態，對設備造成破壞。鍋爐汽輪機的啟動過程為逐漸加熱過程，在操作人員點火操作完成后，需要較長時間完成機組并網，并網過程將會消耗較多能源。因此，啟動人員需要在保障汽輪機安全運行的基礎上，減少啟動時長，從而減少電能及熱能的損耗。首先打開旁壓，將汽輪機的壓力控制在4MPa左右，再手動開啟真空破門，將汽輪機的真空控制在-60～-50kPa左右;然后加大蒸汽量，增加汽輪機啟動的速度，減少啟動過程的能耗。鍋爐汽輪機的停機時，停機人員需采用滑參數停機方式，降低汽輪機與鍋爐的溫度，為鍋爐余熱利用提供條件，實現節能減排的目標。同時，企業需利用停機機會，開展設備的部件檢修及大修。

（三）制定完善的運行管理制度

在鍋爐汽輪機運行管理中，完善的管理制度能夠約束工作人員的行為，使鍋爐汽輪機保持最佳工況運行。企業需要根據鍋爐汽輪機的運行狀況，結合崗位需求，制定責任到人制，將鍋爐汽輪機的運行責任、環保責任落實到具體工作人員，并對工作人員進行培訓，使其掌握鍋爐汽輪機的參數控制與日常管理要點，確保鍋爐汽輪機長期處于最佳工況。

四、結束語

綜上所述，鍋爐汽輪機的運行能源消耗研究十分重要，相關部門應該從技術與政策方面入手，通過引入節能設備、節能技術，完善和落實節能運行管理制度來保證鍋爐汽輪機節能及運行管理質量。

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