汽輪機節能技術的應用及優化改造對策分析

佟丹丹 馬壯 楊明 李通

摘 要：汽輪機運行過程中，會消耗大量能源，為降低能耗，應合理應用改進汽輪機技術工藝、適時調整汽輪機運行負荷、調整汽輪機的開啟方式等節能技術，并且對給水泵、加熱系統、凝汽器真空抽氣系統等進行優化改造。

關鍵詞：汽輪機;節能技術;優化改造對策

汽輪機（The steam turbine）是火電廠的核心動力設備，這是一種以蒸汽為動力的旋轉式裝置，運行時經過固定噴嘴的高溫高壓蒸汽會形成加速氣流，并噴射到轉子的葉片上使之旋轉，隨后對外做功，具有工作效率高、單機功率大且使用年限長的優勢[1]。在節能降耗背景下，汽輪機作為電廠發電的主要機械設備，是火力發電廠節能目標實現的關鍵，準確分析當前汽輪機能耗現狀及影響因素，合理應用節能技術，展開優化改造，能夠有效降低汽輪機運行過程中的能耗，有所緩解能源緊缺形式。

1.汽輪機節能技術的應用分析

汽輪機運行過程中，通過煤、燃氣等燃料的燃燒，產生蒸汽熱能，其中大部分蒸汽進入汽輪機內部，在一系列環形配置噴嘴和動葉的作用下，熱能轉化為汽輪機轉子旋轉機械能，汽輪機輸出軸直接連接發電機，實現持續性發電。在火力發電模式中，汽輪機是主要的能源消耗裝置，由于我國汽輪機技術水平相對較低，能量轉化率較低，能耗居高不下。當前，在汽輪機運行過程中，存在以下幾個方面的能耗問題：①工作人員未關注汽輪機運行負荷，合理調節設備運行參數，導致能源浪費現象嚴重;②汽輪機的真空泵對于設備能源影響較大，如若真空泵溫度過高，將導致冷凝器真空度提升，熱力循環系統工作效率下降，能耗增加;③汽輪機啟動環節也會影響到能耗，對于汽輪機，工作人員側重于設備的快速啟動，卻忽略了啟動的溫度，如若在溫度未達標的情況下強行啟動，設備容易出現故障，能耗也較高。

針對上述情況，可采取以下節能技術措施：①改進汽輪機技術工藝。電廠工作人員應該加強對于汽輪機技術工藝的研究，基于節能降耗的目標，對向技術裝置進行優化改造，比如說凝結系統、循環水泵、抽氣設備等，減少不必要的能源消耗;②適時調整汽輪機運行負荷。根據電力生產需求，合理調整汽輪機運行負荷，在長期運行過程中，汽輪機的運行狀態、功率都會逐步發生變化，需加強對于設備的養護、檢修，定期調整汽輪機運行負荷，保障設備高效率運行，提升整體運行質量與安全性，節約能源消耗;③加強高壓加熱設備的維護。高壓加熱設備是汽輪機巡檢的重點對象，需定期進行維護檢修，檢查加熱器鋼管有無跑、滴、冒、漏的情況，檢查加熱器水室隔板是否完全密封，檢查高壓加熱器電路是否老化，以防短路，確保其整體的熱交換效率，減少能源浪費現象;④調整汽輪機的開啟方式。按照規定，汽輪機必須在標準氣體溫度下，方可啟動開始工作，開啟時，伴隨部分熱能損失，為了縮短暖機時間，可采取高開低走的方式，降低主汽門蒸汽壓力，同時開啟真空破壞門，降低冷凝器真空度，這樣既能達到汽輪機快速開啟的目標，又能兼顧降低能耗的任務;⑤采取滑參數停機的方式。汽輪機停機環節涉及兩個參數，滑參數與定參數，滑參數模式下停機，可實現對于鍋爐余熱的充分利用，并加速相鄰部件的冷卻，這樣能夠避免汽輪機汽缸溫度差異過大，達到清洗葉片的作用，節能降耗效果顯著[2]。

2.汽輪機的節能優化改造對策分析

2.1給水泵優化改造

在以往，給水泵的運行動力是通過鍋爐來調節給水閥門，這種傳統工作模式雖然操作簡便，但實踐起來容易發生各種問題，弊端明顯，如若問題未得到有效處理，不僅會影響到火電廠的正常運行，還會造成重大的經濟損失，且汽輪機處于低負荷運行狀態，設備容易損壞。經過長期的實踐，原有定速給水泵的工作模式得到改進，在實際生產中應用了變速給水泵，當汽輪機處于低負荷運行狀態，無需通過調節閥給水，這樣一來，汽輪機運行效率提升，整體工作質量提高，且節能效果顯著，不僅避免了汽輪機損壞的風險，而且降低了能源消耗。

2.2加熱系統技術改造

熱力發電廠通過燃煤加熱水，產生蒸汽帶動汽輪機，加熱水的環節會產生一部分的熱能損失，如若給水溫度過低，將增加燃料的消耗，因此必須對加熱系統進行優化改造，精確控制給水溫度。在優化改造工程中，可采取調整高壓加熱器投入率的方式，在汽輪機開關環節，嚴格按照規范與標準作業，適當調節高壓加熱器。加強對于汽輪機的維護檢修，調節裝置運行參數，及時清理管道內的積垢，讓高壓加熱器水位保持穩定，提升傳遞效率，定期檢查加熱器冷卻水等設備，確保設備氣密性良好，以防發生泄漏，導致高壓給水無法通過冷卻水管，給水溫度過低，增加燃煤消耗。

2.3凝汽器真空抽氣系統優化改造

在火電廠汽輪機優化過程中，凝汽器真空抽氣系統屬于重點優化對象，人們在嘗試引進新技術的同時，應該不斷總結經驗，逐步改良優化方案，確保優化措施的可行性。在優化凝汽器真空抽氣系統的過程中，首先應該展開全面檢測，探查系統運行情況，查明常見故障點，作出優化設計，提升系統運行的安全性、穩定性;其次，必須保證凝汽器真空抽氣系統真空，在較高電力能源生產目標的重壓下，火電廠設備長期連續運行，導致凝汽器真空抽氣系統損壞，真空泵超載，影響到汽輪機的正常運行，必須予以重視，根據生產目標，優化凝汽器真空抽氣系統，減少設備損耗，確保系統在汽輪機運行過程中始終能夠保持內部真空狀態，提升汽輪機熱力循環效率[3]。

3.結語

汽輪機是一種結構復雜的精密性重型機械，分為轉子和靜子兩個部分，轉子部分由主軸、聯軸器、葉輪、動葉片等組成，靜子部分由進汽部分、汽缸、靜葉柵、隔板、汽封、軸承等組成。在火力發電中，汽輪機需要消耗大量的煤、燃氣等能源物質，方可生產出滿足社會需求的電力能源，能量轉化效率相對較低。當前能源緊缺，為了改善這一現狀，應該在火力發電中貫徹節能降耗理念，根據當前汽輪機能源消耗或者浪費的情況，對癥應用節能技術，對汽輪機進行優化改造，切實降低汽輪機各個運行環節的能源消耗，提升能量轉化效率，優化火電廠的經濟效益和社會效益[4]。

參考文獻：

[1]楊立賓，馬桂楠. 基于大數據的汽輪機循環水泵變頻改造后節能控制優化[J]. 自動化應用，2020，（09）：12-14.

[2]楊太勇，祝建飛，費章勝. 超臨界600 MW汽輪機高壓調門閥序優化及經濟運行[J]. 電力與能源，2020，41（01）：116-119.

[3]徐章福，鄧彤天，鐘晶亮，王鎖斌，張世海. 汽輪機DEH轉速控制模式下的節能優化[J]. 中國電力，2020，53（04）：186-192.

[4]張西安，高世剛，單洪亮，李曉東，唐燕海，陳偉，姬海鵬. 1000MW機組驅動給水泵汽輪機耦合變頻發電機安裝關鍵技術研究[J]. 河南電力，2019，（S2）：65-71.

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