汽輪機運行的節能降耗措施研究

李雪飛，孫 禹

（國家能源集團國電懷安熱電有限公司，河北 張家口 076150）

隨著我國經濟水平的不斷提高，為促使電力企業穩定立足于競爭激烈的市場中，應確保發電廠汽輪機運行的穩定性、安全性，并且重視節能降耗問題，這就需要找到汽輪機能源消耗的原因，比如：真空系統密封原因、汽壓、溫度能源原因等。在此之后，選用針對性措施解決問題，促使發電廠汽輪機運行實現節能降耗。

1 發電廠汽輪機的相關情況淺談

汽輪機屬于可借助蒸汽熱能做功的機械之一，通過沖動、反應的作用工作，將鍋爐中帶有溫度和壓力的蒸汽，通過主汽閥、調節汽閥進到汽輪機中。然后經過環形安裝噴嘴柵、動葉柵膨脹做功，促使熱能——推動汽輪機轉子旋轉機械能轉變，借助聯軸器對發電機進行驅動發電出力[1]。膨脹做功好嘔蒸汽通過汽輪機排氣充分排出，排氣到凝汽器凝結為水后送到加熱器，以給水送到鍋爐加熱為蒸汽，即為蒸汽熱能經噴嘴柵向動能發生轉變，在此之后向機械能轉變。

2 發電廠汽輪機運行的價值分析

2.1 技術方面的價值

實行汽輪機技術改造后，汽輪機技術改造能獲得技術方面的支持，通過實踐證實汽輪機進行技術方面改造能源轉化率、熱效率發生較大改變，而且能源消耗量降低。汽輪機安全、可行方面的優勢也比較突出，可見可獲得技術方面的支持。

2.2 經濟方面的價值

發電廠汽輪機運行節能降耗能很好的適應國際化發展需要，促進發電廠的良好發展，因而在汽輪機計劃改造前需考慮到發電廠的經濟效益，將發電廠成本效益、節能降耗聯系起來。除此之外，可借鑒國外先進國家發電廠關于汽輪機改造方面的經驗，及時引進先進的技術改造汽輪機，如此利于獲得較好的節能降耗效果，維護發電廠的經濟效益。

3 發電廠汽輪機運行過程能源消耗的成因研究

3.1 真空系統密封成因

汽輪機真空系統密封性，直接關系到整個機組工作質量，真空下降蒸汽做功效率則會隨之降低，蒸汽流量提高葉片過負荷的幾率則會增高。與此同時，真空下降條件下機組軸向推力發生改變，機組軸向位移增加，嚴重情況還會產生推力瓦過負荷的問題，推力軸承溫度過高。由此可見，真空下降不但會增加能源消耗，而且需投入大量的成本，易引發排氣缸變形狀況，對汽輪機組安全問題構成直接影響[2]。需要注意的是，該方面問題的發生與凝汽器冷卻水不足/中斷、凝汽器水室空氣進入、熱水井水位提高，以及軸封系統運行異常、真空泵無法正常運行、真空系統泄露等因素有緊密聯系。

3.2 汽壓、溫度能源消耗成因

發電機電能轉化，即為蒸汽在汽輪機動葉中膨脹產生推動汽輪機帶動發電機高速旋轉動能轉化的過程，汽輪機做功大小，和進到汽輪機蒸汽焓、凝汽器排氣焓差值，存在緊密的關聯性。機組排汽壓力、進汽溫度非常高，需要注意的是進汽焓更高、汽輪機帶有發電機做功更大、發電量則會隨之改變；反之，進汽溫度、壓力更低，蒸汽焓下降幅度則更小，這時發電量汽耗則會比較大，對于汽輪機工作狀況的影響較大。進氣溫度低易引發蒸汽機后的葉片水蝕，故而會縮短機組實際應用的時間。

3.3 空冷系統成因

發電廠直接空冷系統，為汽機排氣直接用空氣冷卻，汽機排除飽和蒸汽通過排氣管道排到室外空冷凝汽器中，待冷凝后凝結水，凝結水泵升壓后送到汽機回熱系統、鍋爐。冷凝所需冷空氣通過軸流冷卻風機大氣中吸入、吹向換熱器翅片，風機使用變頻控制，系統經控制器啟停風機臺數、轉速，對進風量加以控制，以此促使機組變工況運行良好。直接空冷系統為一次冷卻，具有不需中間換熱介質、換熱溫差大、冷凝效果佳的特點，而且冬季防凍措施靈活、不會占據大量的范圍，不足：汽輪機背壓變幅、真空系統、風機噪聲等均較大，而且用電量較高，所以需引起重視[3，4]。

4 發電廠汽輪機運行節能降耗舉措探討

4.1 關注凝汽器真空狀態節能降耗方法

凝汽器真空狀態，關系到排汽的效果，為明確凝汽器是否為真空狀態，需安排專業人員加強對所有部件封閉情況的監測，確保部件密封性達到相關標準、冷卻水供應充足。同時，應該明確冷氣器室內部有無存在空氣，嚴格控制熱水井的水位，確保軸封系統和真空泵運行狀態良好。如此一來，防止發生凝汽器工作過程真空下降問題的同時，如果發生冷凝器工作中真空下降狀況，在第一時間針對性處理，降低能源消耗，這個過程中需實時關注真空泵運行狀態，若處于高負荷真空系統運行但沒有泄露情況下，需低負荷泄露時立即啟動，適當提高汽輪機真空的程度，進而有效維護發電廠的經濟效益。

4.2 汽輪機運行汽溫節能降耗方法

汽輪機進汽壓力保持不變條件下，進汽溫度更高、汽輪機進汽焓值則會更大，這時汽輪機的工作效率得以有效保障。進汽溫度過高引發安全事故的概率會增高，同時在一定程度上會對設備造成損壞影響，因而進汽溫度需控制在汽輪機設計允許的范圍內。直流爐運行期間主蒸汽溫度控制時，可經水煤比粗調、減溫水方法處理，然后在熱蒸汽控制時通過煙氣擋板加以控制。機爐協調質量、減溫水調節特性，以及再熱煙氣擋板自動調節特性等，會對汽輪機進汽溫度、汽輪機工作質量構成嚴重威脅，所以做好機爐協調工作非常關鍵，這就需要改善減溫水調節曲線、煙氣擋板調節曲線，以此確保再熱蒸汽額定參數的穩定，并提高汽輪機組的整體工作效率[5]。

4.3 清洗冷凝管節能降耗方法

為降低汽輪機排汽壓力，需要定期對冷凝管清洗處理，降低內部污垢堆積、加強能量交換、減少能量交換期間的能源消耗。與此同時，需確保循環水供給水質、循環水水質，循環水直接關系到汽輪機冷凝的效果，故此提供足夠的循環水利于有效保障汽輪機的整體工作效率。

圖1 定期清洗冷凝管

4.4 嚴格控制汽輪機給水溫度節能降耗方法

給水溫度關系到汽輪機燃料數量，水溫過低為提高溫度，則會燃燒較多的煤，如此會造成能源浪費情況。鍋爐排煙時會排出大量熱量，使得鍋爐的效率下降，因而需定時做好加熱器檢修工作，嚴格觀察水室隔板密封情況，尤其需要做好加熱器鋼管檢查工作、記錄工作，如果這個期間觀察到問題需馬上檢修處理，防止產生嚴重事故問題/水溫不穩定問題，以便切實降低能源消耗[6]。此外，應該確保高加筒體密封效果，遵循相關標準進行機組劃停控制、劃啟控制，定期做好管內沉積水垢清理工作，從而提高高加水位、高加筒體運行的效果。

4.5 加強對汽輪機運行情況管理節能降耗方法

發電廠汽輪機運行期間，為確保高負荷區域機組工作的質量，可適當調整流通面積，極低負荷區域提高給水泵軸臨界轉速、燃燒、水循環的穩定性，定壓調節低水平。中間負荷區域結合具體狀況實行負荷加減處理，確保氣門開關為滑壓運行，即為經定、滑、定的運行方式處理，有效管理發電廠汽輪機運行狀況。除此之外，為提高給水溫度、高加投入率，并降低熱水器溫差，建議做好加熱水器調整工作，在高負荷下升高汽輪機主汽溫度、增加汽輪機注氣壓力[7]。

4.6 調整汽輪機輔機運行、控制軸承溫度節能降耗方法

通過汽輪機優化主機的過程，應優化輔機防止發生單一優化某一部分，所致工作效率無法提高的問題，經調整輔機運行方式降低配套設計所構成的損失，以此獲得節能降耗的效果。

汽輪機發生故障的成因為超負荷運轉，軸承負荷時進油阻力加大，軸承中存在氣體、進油所致潤滑效果不理想，這時軸承的溫度會不斷增長，不能確保油的質量并會對設備構成不良影響。針對于此，需促使汽輪機工作時處于允許的負荷范圍，借助設備的作用有效控制設備的溫度。

4.7 優化汽輪機組節能降耗方法

以安裝質量的角度觀察發現，流通部分存在間隙，因此企業方面需正確看待該方面的問題，經調整和維修工作方面出發加以改進。首先需改良葉片，使用扭曲型取代動靜葉片，目的為降低二次流的損失、提高熱效率；其次，應對汽封結構、缸體、調節級進行優化，以便降低漏氣所致損失、減小葉頂部間隔、優化高壓氣管、內缸和靜葉等，并合理使用高效平衡動葉、完善四周的結構，使得汽封齒的數量增長，減少造成的損失。

圖2 優化汽輪機組

4.8 汽輪機熱力系統的改進節能降耗方法

發電廠汽輪機運行期間為實現節能降耗的效果，應不斷改進熱力系統，因這個過程自身經濟性能、熱力系統間的聯系緊密，所以應對熱力系統加以改進，提高汽輪機整體性能，降低日常能量損耗[8]。同時對部分中高壓外下缸疏水系統作以改造處理，進而實現節能降耗的同時提高整體工作質量。

5 結語

為確保發電廠汽輪機運行良好，應重視汽輪機能源消耗問題，及時找到能源消耗的原因，然后通過對應措施處理實現能源消耗的效果，比如：優化汽輪機組、加強對汽輪機運行的管理、定期清洗冷凝管等措施，進而降低汽輪機的能源消耗。