汽輪機能耗高的原因分析與方法

摘要：伴隨著全球工業化的快速發展，環境問題和能源問題呈現出危機形勢，人們都意識到了實施可持續發展的重要性。在工業化的生產當中，工業汽輪機的運作是能源消耗大戶，汽輪機的性能指標和其運行特性就對節能減排顯得十分重要，同時通過節能降耗措施的實施，能促進電廠綜合運行成本的降低，所以我們要分析汽輪機能耗高的原因，結合本人在深圳能源集團東莞樟洋電廠的一些工作經驗對其進行研究之后做出改進措施。

關鍵詞：汽輪機;能耗高;原因分析;方法

汽輪機主輔機是火電廠進行運行發電的主要耗能來源，氣輪機在運作過程當中節能源運行對整個電廠的發電效率有著重要的意義。電廠的汽輪機在運作的過程當中，要做到對機組和各個輔助設備進行調整，選擇相應合適的啟停辦法和啟停點最后才能達到降低能耗的作用，只有從當中的細節措施進行做起才可以在最終達到節能減排目的。

一、汽輪機耗能高的成因

1.凝汽裝置的冷凝管堵塞

當凝汽裝置在正常工作的時間起主要作用的部分是冷凝管，當在工作當中如果發生冷凝管堵塞的情況就會帶來不必要的麻煩，就會使凝汽裝置的換熱面積減少，從而導致冷凝管的冷卻效果下降從而引起蒸汽凝結裝置的水溫升高，進而導致熱力循環變壞最后導致汽輪機的排氣壓力上升從而加快能量損耗。其堵塞的主要原因是由于在循環水當中存在雜物導致冷凝管堵塞，當冷凝管堵塞時導致汽輪機排氣壓力急劇增加時就應該使凝汽裝置迅速停止工作，然后進行檢查維修。所以工作人員對汽輪機的壓力上升監測的工作就是十分必要的。本文以深圳能源集團東莞樟洋電廠的凝氣式汽輪機為例，其冷凝裝置為箱型表面式冷凝器，汽輪機的排氣壓力升高，為了查明原因工作人員定期使用手持式測溫儀進行測溫，記錄相應溫度最后進行數據對比分析，經過多日觀察分析發現入口溫度升高明顯，最后進行檢修拆解凝汽器發現冷凝管因防腐漆脫落碎片、雜物垃圾等發生了堵塞，同時也導致凝汽器膠球清洗裝置的收球網入口處被雜物碎片阻塞影響了收球率，經清理恢復后運行情況大為好轉。所以說在一定的情況下冷凝管堵塞會引起溫度的變化，導致冷凝效果變差。

2.冷凝器的冷卻管系統出現水垢

凝汽裝置的主要作用是提高汽輪的熱傳遞效率，當凝汽裝置或單測凝氣器出現故障不能夠正常工作時，就會導致大量的熱量損耗浪費大量能源，更會影響整個汽輪機系統的正常運行。在現實的生產過程當中凝汽裝置出現水垢大多數是由于水質不佳所造成的，進而導致了污垢的沉積，減少了冷凝管的流通面積，從而影響冷凝管的整體傳熱工作效率，也會使汽輪機體的排氣壓力升高。因此汽輪機在工作的時間段要安排工作人員對水質進行檢測，通過對水中的鈉離子和鈣離子含量進行檢測，如凝汽器出口處循環水鈉離子和鈣離子含量嚴重超過50ug/L的控制指標，并與入口處循環水鈉離子和鈣離子含量檢測值進行對比，可以分析出凝汽器冷卻系統是否存在結垢現象，如結垢嚴重將導致凝汽器冷卻效果變差，冷卻效率降低，導致汽輪機排氣壓力升高。可采用在線化學清洗的方式對凝汽器冷凝管進行除垢。

3.凝結水過冷度高

凝結水過冷度是凝汽器熱井中凝結水的過冷卻度，凝結水溫度與凝汽器在排汽壓力下對應的飽和溫度之差。

溫度公式：△tn=ts-tc

式中：△tn——凝結水過冷度;

ts——凝汽器絕對壓力下的飽和溫度;

tc——凝汽器熱井中凝結水溫度。

凝結水過冷度越大，說明被冷卻水帶走的熱損失量越大，而這部分熱損失要靠多燃燒燃料來彌補，從而導致整個熱力系統熱經濟性減低，實例計算結果表明，當凝結水過冷度增加2℃時，新蒸汽等效焓降減少0.457kj/kg，機組效率相對降低0.051%，標準煤耗增加0.198g/kwh。可見凝結水過冷度對機組的經濟運行有明顯的影響。

4.凝汽器真空系統封密不足

根據熱力學知識，機組正常運行時，凝汽器內的排汽壓力可由與其對應的飽和蒸汽溫度來確定，飽和蒸汽溫度計算公式如下：

ts=tw1+δt+△t（1）

△t=tw2-tw1

式中ts——凝汽器內排汽壓力相對應的飽和蒸汽溫度，即排汽溫度，℃;

tw1——凝汽器進口循環冷卻水溫度，℃;

tw2——凝汽器出口循環冷卻水溫度，℃;

△t——循環冷卻水溫升，℃;

δt——凝汽器傳熱端差，℃。

由式（1）可知，凝汽器排汽溫度ts取決于凝汽器進口冷卻水溫tw1、冷卻水溫升△t和端差δt。又因凝汽器排汽壓力ps是排汽溫度ts的單值函數，所以有：

ps=θ（tw1，δt）（2）

上式說明，各自變量的數值越小，凝汽器排汽壓力ps和排汽溫度ts也就越小，排汽壓力的降低，增大了蒸汽的理想焓降，使更多的熱能在汽輪機中轉變的機械能，同時釋放給循環水的冷源損失也相應地減小了，從而提高了機組運行的經濟性。

二、針對凝氣式汽輪機能耗高所采取的解決辦法

1.針對凝汽器冷凝管堵塞問題的處理對策

結合現實工作經驗深圳能源集團東莞樟洋電廠為新建投產機組，在投產初期凝汽器、循環水系統中存在著設備生產、儲存運輸、安裝過程中可能遺留的一些雜物，所以在有停機檢修時對凝結水系統、循環水系統進行檢查清理是十分必要的，正常長期投產機組存在堵塞冷凝管的雜物垃圾可能多來源于循環水系統冷卻塔分水板塑料件的老化破碎物。正常運行期間主要利用凝汽式汽輪與循環水反沖洗方法清理混汽設備的冷凝管堵塞問題和停機檢修清理堵塞的兩種方式，但是都有各自的缺點。停機處理就會影響發電廠的正常工作，不僅帶來了能源損耗更使發電工作暫停，不僅所消耗能量非常多，所以一般都會長期監視凝汽器的運行狀況避免問題的出現，當出現問題時再去采取更加簡單有效的方法進行處理。

2.針對凝汽器結垢的處理方式

通過實踐得知，在處理凝汽式冷卻系統污垢的各種方法中，化學在線清理方式是比較常用的，化學在線清理方法為：在凝汽器循環水入口處投放化學清洗藥劑，并且能適當有效的控制其濃度，一般加藥濃度為500～1000mg/L，自動的控制其加量情況，在加藥之后的過程當中，每隔10 分鐘要對循環出水口的PH值進行監測，在合理范圍內控制PH值，一般控制PH值在2～3，整個化學清洗過程約在6個小時左右，并且對循環水的鈉離子和鈣離子含量情況要實時監測，在完成了整個清洗過程后 ，其效果顯著。針對性地對污垢進行了處理，凝汽器汽輪機的排汽壓力也得到了顯著的下降。

3 .針對凝結水過冷度高的問題處理對策

凝結水過冷度高的處理須從設計、檢修以及運行維護各環節采取措施。首先在冷卻水管的設計布局中，要留有足夠的蒸汽通道保證汽流均勻進入各區域并保證部分排氣可直接通至凝汽器底部;凝汽器入口至抽氣口的路徑應盡可能直接，且有足夠流通面積，蒸汽進入管束的流速不超過40m/s至50m/s，蒸汽沿程阻力盡量小，以減少汽阻;合理選擇凝汽器內的淋水裝置，優化設計循環冷卻水量;汽輪機排氣口與凝汽器的連接采用柔性連接，以防止運行中膨脹不暢導致空氣的漏入。運行中保證真空嚴密性，投運行軸封，將軸封壓力控制在規定值內防止空氣從軸封漏入;對凝結水水位嚴格把控保持在正常范圍內，防止凝結水水位過高造成凝結水過冷卻現象;加強凝結水質監督防止凝汽器冷卻水管泄漏造成凝結水硬度超標過冷度增大。

4 .處理真空系統封密不足問題

汽輪機組真空度降低時的現象主要有排氣溫度升高;真空表計指示降低;機組出現振動增加;凝結水含氧量上升。大致的原因有軸封供氣不足或中斷導致不凝結氣體從外都漏入;凝結水位過高或滿水使汽輪機排氣壓力升高;低壓缸結合面、法蘭或焊縫、凝汽器鈦管等泄漏;真空泵組故障，正常運行時須定期做真空系統的嚴密性試驗，試驗時，機組在額定負荷的80%以上，在停止真空泵的條件下試驗時間為（6～8）min，取后5min真空下降速度的平均值，100mw及以下機組的真空下降速度不高于400pa/min;凝汽器內鈦管結垢影響熱交換;循環水溫度升高，根據實踐經驗循環水溫升高5℃，真空約降低1%;循環水中斷或不足;凝汽器熱負荷過高等。影響汽輪機組真空的因素來自設計、安裝、檢修、運維管理諸多方面，需認真監視及時發現問題、查明原因，采取對應的措施解決，確保機組的安全經濟運行。

結語：隨著信息時代自動化工業的到來，雖說在對于設備的改進方面會有不同程度的措施，但汽輪機目前還是電廠的主要設備，所以我們要在工作當中對設備所出現的能耗高和故障進行分析研究，進而采取合適的方式對設備進行改進，對所出現的高能耗采取節能措施從而避免能源的浪費。本文針對現實當中所出現的冷凝管堵塞、冷卻管積垢、凝結水過冷度高、和凝汽器真空不足等問題進行合理分析，并且針對問題給出了解決方案得到實施并且帶來了良好的成果。

參考文獻：

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作者簡介：

陳霖彬（1984.9-），男，漢族，廣東汕頭人，大學?？茖W歷。深圳能源集團股份有限公司東莞樟洋公司，鍋爐安裝工技師。