汽輪機運行中節能降耗研究

摘要：汽輪機作為電廠的重要設備，其運行過程中能源消耗量大，為了提高汽輪機運行過程中的節能降耗效果，需要加強對汽輪機進行運營管理和技術改良，針對當前汽輪機能源高的問題采取具有針對性的調整措施，提升汽輪機經濟運行的水平，為電廠經濟效益和社會效益的全面提升奠定良好的基礎。文中針對我廠NZK145-13.2/535/535型直接空冷凝汽式汽輪機運行過程中存在的問題入手，分析了電廠汽輪機節能降耗的操作基礎條件，并進一步對電廠汽輪機運行中的節能降耗的實際操作進行了具體闡述。

關鍵詞：電廠汽輪機;運行;節能降耗;直接空冷;具體闡述

1 #1、2機組汽輪機簡介

我廠1、2號機組為NZK145-13.2/535/535型東方汽輪機廠設計制造的超高壓、一次中間再熱、單軸、沖動式、雙缸雙排汽、直接空冷凝汽式汽輪機，額定功率為145MW。高中壓部分設計為雙層缸，高壓通流部分設計為反向流動，低壓缸為對稱分流式，也采用雙層缸結構，機組總長約14.39m。來自鍋爐過熱器的新蒸汽通過主蒸汽管進入高壓主汽調節閥，再經4根高壓主汽管和裝在高中壓外缸中部的4個高壓進汽管分別從上下方向進入高壓內缸中的噴嘴室，然后進入高壓通流部分。再熱蒸汽通過2根熱段再熱汽管進入中壓聯合汽閥，再經4根中壓主汽管從高中壓外缸中部上下方向進入中壓通流部分。低壓部分為對稱分流雙層缸結構。蒸汽由低壓缸中部進入通流部分，分別向前后兩個方向流動，經2×4個壓力級做功后向下排入排汽裝置。

2 電廠汽輪機節能降耗概述

電廠汽輪機運行過程要想達到節能降耗的效果，則需要從經濟層面和技術層面進行綜合考慮。通過認真計算投入與產出之間的經濟效益，避免盲目節能而無視實際經濟效益的現象發生，對運行改良成本與實際節能收效進行對比，確保節能過程中通過節省電廠運營費用，從而提升電廠的實際經濟效益。當前電廠在不斷發展過程中，汽輪機運行中已具有十分成熟的技術保障，通過對汽輪機進行技術改良，能夠對汽輪機能源轉化率與熱效率狀況進行不斷提升，以此來達到降低能耗的目的。

3 電廠汽輪機運行過程中存在的問題

3.1汽輪機組運行中存在高能耗問題

運行中的汽輪機，外缸和噴嘴室容易發生變形，這種情況下軸端氣封和隔板汽封之間會發生漏氣現象，低壓缸也會有嚴重的汽邊水蝕情況發生，氣閥出現壓損，從而導致熱力系統發生泄漏。另外，運行中的空冷汽輪機組，當環境溫度高或空冷冷卻翅片及管束換熱差時，會導致排汽裝置真空不足，相關參數與運行負荷達不到有效的匹配度，這就會導致運行能耗增加，造成電廠運行成本升高。

3.2空冷凝汽器現存問題

空冷凝汽器受外界氣候影響較大，風沙天氣，大量的沙塵會堆積在翅片管處，使翅片管熱阻提升，破壞凝汽器正常的傳熱能力。另外，電廠汽輪機運行過程中，凝結水中容易出現溶氧超標問題，這就降低空冷汽輪機自身的傳熱能力，導致設備和管道出現腐蝕。而且在冬季運行過程中，空冷凝汽器流量容易出現異常不均，氣體凝集會形成設備死區，影響汽輪機運行的效率。

3.3主蒸汽溫度及壓力

汽輪機工作過程中主熱蒸汽溫度與壓力較低，會大大提高機組工作時的額外熱能消耗，降低了汽輪機的工作效率。當在保證汽輪機安全運行的過程中提高汽輪機進汽初參數，蒸汽流量會明顯下降，對汽輪機機組工作狀態和效率會產生直接影響。

3.4真空度

在汽輪機正常運行過程中，保持合理的真空度是其最基本的工作條件，其對于汽輪機的工作效率有著最直接的影響關系，進而對汽輪機的經濟效益也會產生影響。在汽輪機運行過程中，其真空嚴密性會直接影響內部真空系統內所漏入空氣量的多少，在汽輪機整體系統當中，易出現漏氣的部位包括低壓缸防爆門、低壓汽封、凝結水泵、各管道抽氣閥門等多個設備。

3.5汽缸效率

汽缸是作為汽輪機最基礎的組成部分，其工作效率會直接影響汽輪機的工作狀態和機組的能源消耗水平。在安裝過程中，如果安裝人員出現操作失誤，對汽缸的質量產生影響將會直接影響汽缸效率。或在日常維護中，未對汽缸轉子進行科學養護，所導致的氣缸的工作效率低于標準值，從而造成能源浪費。

3.6流通性

在汽輪機正常運行中，其蒸汽流通特性會對其能耗效果產生直接影響。在實際工作當中，如果蒸汽流通正常，汽輪機在標準環境下工作，不會造成較大的熱耗損失。但如果蒸汽流通不正常，如葉片斷裂、動葉通流部分結構、噴嘴堵塞、機組背壓過高等因素所導致汽輪機排汽受阻，就會使熱損失增大，造成能源浪費。

3.7機組出力系數

在國內電網運行過程中，不同地方不同時間對于電量需求不同，因此電力負荷會經常性的發生較大的變化，時常調峰運行，為了電力系統能夠完成對用戶需求的滿足，保證在峰谷起伏階段的良好狀態，汽輪機必須要反復的調整功率，已解決電力負荷問題，這會較大程度的增加汽輪機的工作頻率，并為其帶來較大的能源消耗。

3.8凝汽器端差及各加熱器端差

3.8.1端差為正值說明凝結水過冷卻，會導致凝結水易吸收空氣，使凝結水的含氧量增加，加快了設備管道系統的腐蝕，降低了設備使用的安全性和可靠性;因為凝結水溫度低，在各加熱器加熱就要多耗抽氣量。端差為負值說明空冷風機出力不足，凝結水冷卻不足，導致真空達不到要求，影響汽輪機做功效率。

3.8.2加熱器端差有上端差和下端差，上端差增大為疏水調節裝置異常，導致高加水位高或高加泄漏，減少了鋼管和蒸汽的接觸面積，影響熱效率，嚴重時可能導致汽輪機進水。下端差過小可能為抽氣量小，可能為抽汽電動門或逆止門未全開;或疏水水位低，部分蒸汽未凝結即進入下一級，排擠下一級抽汽，影響機組運行經濟性。

3.9汽輪機蒸汽管道泄漏及閥門的內漏、外漏及除氧器的排氣量

3.9.1汽輪機蒸汽管道泄漏及閥門的內漏、外漏，都會導致額外的汽水流失，使汽輪機汽耗率和熱耗率增大，并會影響凝汽器真空，影響汽輪機做功效率。

3.9.2除氧器排氧門的開度，應根據具體負荷及給水溶解氧確定，不宜過大，否則會導致汽輪機汽耗率增大，熱損失增大。

4 電廠汽輪機運行節能降耗的對策

4.1汽輪機組本體優化

4.1.1安裝質量。其主要體現在通流部分間隙，電廠對這方面應該引起重視，通過檢修調整是可以得到改善的。

4.1.2葉片改進。各級動靜葉片均選擇新型高效變截面扭曲型葉片，提高葉片剛性，以便于降低二次流損失，提升熱效率。

4.1.3汽封結構改進。例如將高壓葉片頂部兩齒平汽封形式更改為四齒高低齒汽封，以減小漏氣損失;對對低壓末級及次級動葉頂部裝設汽封，并縮小都動葉頂部間距，縮減漏氣量的同時提升了各級效率。

4.2對汽輪機熱力系統進行完善

4.2.1在熱力系統的設計和使用中，針對其存在的工質利用率不足現象，應當最大化保證工質工質的回收及再利用比率，全力規避工質的無端浪費，從設計層次提升能量使用水平，從而提升機組運行效率和經濟性效益。

4.2.2蒸汽管道泄漏及閥門泄漏問題的治理。定期的對熱力系統及管道閥門進行查漏。

4.2.3合理的控制加熱器及凝汽器端差。

4.3保證汽輪機運行時的給水溫度

給水溫度變化，直接影響到鍋爐燃料量的變化，影響到鍋爐燃燒，如果給水溫度偏低，水在鍋爐中就需要吸收更多的熱量，一方面使鍋爐供電煤耗增加，另一方面使排煙溫度增加，排煙熱損失增加。

4.3.1保證高加投入率。機組啟停時嚴格按規定投入或解列高加;加強高加運行維護，防止運行操作不當導致高加保護動作解列。保持高加水位穩定;清洗高加水側管壁換熱管，可以清除管內沉積物管外結垢臟污，使管壁換熱效率充分增加，并減少了管壁的泄漏機會，進而提高高加投入率。

4.3.2機組大小修時對加熱器進行檢漏。檢查加熱器鋼板有無漏點，檢查高加筒體的密封性發現漏點應及時清除。

4.3.3在保持最佳真空的情況下合理的控制凝結水端差，保持良好的凝結水品質及溫度，從而提高給水溫度。

4.4積極維護汽輪機凝汽器的最佳真空

維持汽輪機凝汽器最佳真空的優勢一方面可以加強汽輪機做功效率和能力，另一方面能夠有效的減少燃料的使用量，提高機組的經濟效率。保持凝汽器真空的主要措施包括：

4.4.1要保持機組的嚴密性，要堅持每月對汽輪機組進行一次真空嚴密性試驗。同時要加強機組水環式真空泵的維護修理，檢測水環式真空泵運行中水位水溫是否符合規定。

4.4.2要保持空冷系統的正常運行，嚴格控制蒸汽品質，防止空冷到冷卻管壁內部結垢，保持空冷冷卻翅片及管壁的清潔度，定期對空冷島冷卻翅片進行清掃，必要時用除鹽水進行沖洗，在冬季環境溫度較高時，可通過投入空冷噴淋裝置或手動加大單排空冷風機轉速至55HZ（我廠空冷風機為進口產品，頻率最大可加至55HZ）來維持機組最佳真空。

4.4.3保持正常的凝汽器水位，凝汽器水位高，凝汽器空間減少，會影響汽輪機排氣及真空值，嚴重時會導致汽輪機進水，威脅機組安全穩定運行。

4.5再熱器減溫水的用量

在機組負荷不變的情況下，如果再熱器減溫水用量變大，就會導致中壓缸做功增多，高壓缸做功減少，高壓缸的做功能力遠遠大于中壓缸，這樣就會導致汽輪機整體做功能力下降，汽耗率增大，不利于機組節能減排。因此再熱器溫在運行調整中，因盡量用煙氣擋板或者通過吹灰及燃燒調整解決，盡量避免使用減溫水。

4.6加強汽輪機運行管理

4.6.1我廠#1、2汽輪機組采用高中壓聯合啟動方式，在冷態啟動前24小時投入汽缸預暖裝置，將高中壓內缸溫度加熱到150℃以上，在機組啟動過程中大大縮短了暖缸時間，減少了鍋爐啟動用油，也能夠使機組高中壓缸均勻膨脹，保證了機組啟動的安全性。

4.6.2正常運行時采用采用定滑定方式來運行汽輪機，即在極低負荷時為了保持鍋爐水循環工況及燃燒的穩定性、給水泵軸臨界轉速的限制，因而采用低水平的定壓調節;在高負荷區域采用噴嘴調節，用改變通流面積的的方法（定壓）以保持機組的高效率;在中間負荷區采用一個（或兩個）調速汽門關閉處于滑壓運行狀態，此時通過鍋爐調整壓力來加減負荷。且定滑定運行方式適應負荷變化能力強，能滿足機組一次調頻的需要，此種方式也由于只有一個調速汽門未全開，從而減少了節流損失，因而降低機組的低周熱疲 勞損傷。

4.7汽輪機的停機

在汽輪機運行中，選擇適當的時機停機能夠降低設備的溫度和能源的消耗。例如在正常運行中采用滑參數方式進行停機處理，不僅能夠充分利用鍋爐的余熱進行發電，而且還能有效的降低鍋爐、汽輪機等設備溫度，有利于機器的維修和護理。

5 結束語

汽輪機是電廠主要能耗設備，電廠汽輪機的節能降耗，能夠有效的提高電廠經濟效益，促進電廠的發展。汽輪機運行中還有很多問題有待我們探究和解決，希望通過汽輪機不斷改進和完善，達到節能減耗的目的，最終實現經濟與環保的雙贏。

參考文獻

[1]電廠汽輪機運行節能降耗探討[J]. 陳鵬.現代商貿工業，2014.

[2]淺析電廠汽輪機運行節能降耗[J]. 閆煒，項志平.山東工業技術，2015.

[3]東方汽輪機145MW說明書

[4]電廠汽輪機運行的節能降耗[J]. 陳敏峰.科技傳播，2013

作者簡介： 任強 1991年出生.性別 男，籍貫陜西渭南，學歷本科畢業，研究方向火電廠集控運行