大型機組汽輪機本體節(jié)能改造分析

任相寧

（哈爾濱汽輪機廠有限責任公司，黑龍江 哈爾濱 150046）

當前，我國電力改革持續(xù)深入推進，在電力企業(yè)的經(jīng)營發(fā)展過程中，需要著重針對自身的機械設(shè)備不斷地改進和完善，特別是針對大型機組汽輪機本體而言，要進一步優(yōu)化和完善，在科學(xué)技術(shù)的推進之下，充分實現(xiàn)改造創(chuàng)新，有效融入節(jié)能環(huán)保的相關(guān)理念，以此實現(xiàn)節(jié)能改造，為資源能源消耗的有效減少和生產(chǎn)質(zhì)量的切實提升提供必要支撐，同時，也要著重關(guān)注在當前的大型機組汽輪機本體運行過程中往往存在一定的問題或者不足，有比較大的能耗。在這樣的情況下，需要進一步明確相關(guān)問題然后提出和落實相應(yīng)的節(jié)能改造措施，進而使大型機組汽輪機呈現(xiàn)出更加良好的節(jié)能降耗效果。

1 大型機組汽輪機本體存在的主要問題

在新形勢下，我國的能源戰(zhàn)略結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整和優(yōu)化，在這樣的情況下，針對大型機組汽輪機本體而言，也要充分做到改進和創(chuàng)新，進一步有效實現(xiàn)汽輪機的優(yōu)化升級和降低能耗，在不斷更新和完善其本體的過程中，著重做好點檢定修等相關(guān)工作，進一步提升設(shè)備的精密把脈率，著重做好相關(guān)機械設(shè)備和汽輪機本體的監(jiān)督管理工作，及時應(yīng)對設(shè)備的突發(fā)狀況，并且從根本上處理相關(guān)問題，以此體現(xiàn)出應(yīng)有的運行效能和綜合價值。但通過實際的調(diào)研和分析，可以充分看出，在當前的大型機組汽輪機本體運行方面仍然存在一定的問題或者不足，具體來說，相關(guān)問題主要體現(xiàn)在以下方面。

1.1 調(diào)節(jié)級葉頂及葉根汽封的汽封徑向間隙

大型機組汽輪機的高、中壓缸采用合缸結(jié)構(gòu)，低壓缸為對稱分流式，為了提高機組的循環(huán)熱效率，在高、中壓汽缸之間要結(jié)合實際情況有效進行蒸汽的中間再熱。然而在調(diào)節(jié)級葉頂和葉根的汽封方面往往存在比較明顯的空隙，這種空隙會限制熱循環(huán)效率，對蒸汽的熱效率會造成嚴重影響，同時也影響到汽輪機本體的運行效能和節(jié)能環(huán)保效果，對整個機組的運行效率和節(jié)能性也會造成嚴重影響。

1.2 高、中壓缸效率偏低，機組熱耗高

汽輪機汽缸由高、中壓缸和低壓缸兩部分組成，在實際運行過程中，高、中壓部分外缸采用合缸方案，內(nèi)缸則分為獨立的高壓內(nèi)缸和中壓內(nèi)缸。然而在高、中壓缸的運行中，有時會出現(xiàn)比較明顯的效率低下等問題，進而導(dǎo)致整個大型機組的熱能耗比較高，造成巨大的資源和能源的消耗和浪費，這對于整個大型機組的運行效能和節(jié)能環(huán)保效果都會造成嚴重影響。

1.3 高、中壓缸通流部分間隙大

通過具體調(diào)研可以看到，在汽輪機組高、中壓缸的運行過程中，在氣體流動時，其空間內(nèi)部往往有比較大的間隙，而這種情況對于整體的氣流運行質(zhì)量和熱能的產(chǎn)生都會造成很大限制，無法體現(xiàn)出應(yīng)有的熱力供應(yīng)效果，這對于整個機組的運行功率都會造成嚴重影響。

1.4 機組排汽溫度偏高，真空嚴密性差

在大型機組汽輪機本體的運行過程中，需要著重針對內(nèi)部氣體進行相對應(yīng)的排放，而有時在氣體排放的過程中往往溫度過高帶走了大量的熱量和能量，同時因為缺乏嚴密性，沒有處于絕對的真空狀態(tài)，這種情況對于能源和熱能也會造成很大損耗，不利于節(jié)能環(huán)保效能的提升。

2 影響大型機組汽輪機本體運行效率和能耗的因素分析

2.1 調(diào)節(jié)汽門節(jié)流損失大

在額定負荷的情況下，要針對3個調(diào)節(jié)汽門進行相對應(yīng)的全部開通，這樣才能有效運行。但是，在調(diào)節(jié)汽門的節(jié)流方面往往沒有做到位，很可能因為操作不當或者設(shè)施設(shè)備運行效能不足而出現(xiàn)平均節(jié)流損失過大等相關(guān)方面的問題。另外，汽門控制的噴嘴數(shù)不夠科學(xué)合理或者在汽門之間有比較大的重疊度。超過既定的標準，在這樣的情況下也會導(dǎo)致不同程度的能耗升高，不符合節(jié)能理念的問題。

2.2 單列調(diào)節(jié)級承擔焓降過大

單列調(diào)節(jié)級承擔焓降超過既定的標準，焓降過大就會在很大程度上影響到高壓缸內(nèi)部焓降的具體分配，進而導(dǎo)致比較高的能耗。除此之外，因為機組初步完善之后，會導(dǎo)致壓力級的流通面積進一步增大，同時降低了調(diào)節(jié)劑的壓力，這樣的話，也會導(dǎo)致比較大的資源能耗。通過相關(guān)試驗可以充分看出，調(diào)節(jié)劑承擔的焓降為高壓缸焓降的2%～31%，這樣的情況會在很大程度上增加單列調(diào)節(jié)劑承擔焓降，對其效率造成嚴重影響，進而出現(xiàn)重大資源能源的消耗，使相關(guān)能量被嚴重浪費。

2.3 通流間隙造成過大的能量泄漏損失

通過具體調(diào)研可以看出，在實際的壓力級動、靜葉片面積比方面往往過小，在這樣的情況下就會導(dǎo)致反動度進一步增大。同時又加之通流間隙過大，在這種情況下就會導(dǎo)致更為嚴重的擴大泄露問題，這個情況對于能量和能源的有效利用會造成嚴重影響，使其出現(xiàn)不同程度的資源能源消耗過大的問題。

2.4 附加的流動損失

在大型機組汽輪機本體的運行過程中，因為通流的過程中氣道相對來說比較粗糙，往往不能順暢運行和流通，同時在出汽側(cè)有一定程度的卷毛邊等，在這樣的情況下也會導(dǎo)致附加的流動損失，進而使汽輪機本身無法呈現(xiàn)出良好的節(jié)能環(huán)保效果。

3 大型機組汽輪機本體節(jié)能改造措施

3.1 內(nèi)部措施

3.1.1 維持凝汽器最佳真空

對大型機組汽輪機本體運行工作而言，通常情況下采取的是凝汽式汽輪機組，其中，凝汽器是一種十分高效的表面換熱器，在整個機組中也是核心內(nèi)容，是至關(guān)重要的組成部分。在汽輪機的運行過程中，做完功的排汽利用冷卻水的作用使其凝結(jié)成水，然后繼續(xù)進行重復(fù)應(yīng)用。同時，在凝汽器內(nèi)部形成比較典型的真空狀態(tài)，這樣能夠充分確保汽輪機中做功蒸能膨脹要比大氣壓力更低，通過這種方法可以在更大程度上有效提升做功動力，進而進一步有效提升功率。在汽輪機組的各項參數(shù)中，凝汽器真空是其中至關(guān)重要的組成部分，該參數(shù)是機組出力和煤耗率的重要呈現(xiàn)，同時對其節(jié)能環(huán)保性能體現(xiàn)有著至關(guān)重要的直接影響。火電廠機組的運行過程中，往往存在著比較典型的真空偏低等問題，在這樣的情況下就需要更有效地做好凝汽器真空的調(diào)整和優(yōu)化工作，使其保持最理想的真空狀態(tài)，這樣才能提升整個機組的安全性、穩(wěn)定性和運行效果，進而呈現(xiàn)出節(jié)能降耗目標完成成效。

3.1.2 提高給水溫度

要想進一步有效體現(xiàn)出大型機組汽輪機本體的節(jié)能改造效果，對于給水溫度進行有效控制，使其有效提升也是十分重要的內(nèi)容。通過給水溫度的有效增強，可以在更大程度上提升高壓加熱器投入率。在實際的操作過程中，如果整個機組在滑動或者滑停的時候，要充分確保給水的水溫升溫率可以滿足相應(yīng)的要求和標準。同時，在機組啟停的過程中，要嚴格按照相應(yīng)的規(guī)范，著重做好控制和質(zhì)量把關(guān)，使其熱度顯著提升。在針對相關(guān)機組進行運維管理的過程中，要嚴格按照相對應(yīng)的操作指南和規(guī)范有序操作，從根本上規(guī)避操作不當導(dǎo)致水溫降低等問題。除此之外，也要充分確保高壓加熱器的水位能夠保持在穩(wěn)定的狀態(tài)，對于高壓加熱器和換熱管等要進行及時有效的清洗，使管道內(nèi)部的沉積物得到充分處理，進一步降低內(nèi)部和外部的應(yīng)力溫差和熱應(yīng)力的差距，使換熱管的使用壽命得到延長，減少傳熱管熱量的泄漏，以此從根本上提高高壓加熱器的投入率，確保其呈現(xiàn)出節(jié)能環(huán)保、高質(zhì)高效的運行效能。

3.1.3 使加熱器的水位保持在正常狀態(tài)

要高度重視加熱器的運維管理工作，使其水位保持在正常的狀態(tài)，以此進一步提高除氧器的水溫，著重做好除氧器運行參數(shù)和指標的調(diào)整工作，且充分確保除氧效率和給水速度得到進一步提高和加快，這樣能夠在更大程度上有效提升大型機組汽輪機本體的運行效能和綜合質(zhì)量。

3.1.4 加熱器檢漏與機組檢修要保持一致

在實際的檢修過程中，要充分做好加熱器鋼管滲漏等相關(guān)問題的檢測，及時發(fā)現(xiàn)滲漏點，并且在第一時間對其進行消除。同時，對于水室的隔板和高壓桶體的密封性要進行嚴格檢測，著重做好分析論證和處理工作，同時也要充分確保水室隔板的焊接質(zhì)量得到顯著提升，以此從根本上規(guī)避高壓給水“短走旁路”。

3.2 外部措施

3.2.1 治理閥門內(nèi)漏

在針對大型機組汽輪機本體進行節(jié)能改造的過程中，也要在外部措施方面有效凈化，在這個過程中，著重做好閥門內(nèi)漏等相關(guān)問題的治理，也是十分關(guān)鍵的內(nèi)容，可以說是刻不容緩。該類問題對于整體機組的運行質(zhì)量和效率都有著至關(guān)重要的直接影響。在針對閥門內(nèi)漏問題進行治理的過程中，要充分做好閥門的設(shè)計和規(guī)劃工作，結(jié)合相對應(yīng)的節(jié)能環(huán)保要求，體現(xiàn)出應(yīng)有的設(shè)計成效。進一步結(jié)合汽輪機組的運行性能和要求，進行科學(xué)的設(shè)計和把控。還要著重做好工程的安裝工作，使閥門安裝足夠到位，在安裝的過程中要組織專業(yè)人員進行質(zhì)量把關(guān)，在安裝的時候要體現(xiàn)出專業(yè)性、可行性和實效性，同時做好漏洞檢測工作，充分確保閥門更加安全穩(wěn)定，體現(xiàn)出更加良好的節(jié)能改造成效。

3.2.2 對汽輪機進行節(jié)能降耗的技術(shù)改造

在針對汽輪機進行節(jié)能降耗技術(shù)改造的工作中，要結(jié)合自身的生產(chǎn)和經(jīng)濟條件有序運行，采用更切實可行的技術(shù)支撐和先進設(shè)施設(shè)備等，提升汽輪機的運行效能和綜合質(zhì)量，進而在提升其運行效率的同時，充分實現(xiàn)節(jié)能改造效果，達到節(jié)能降耗的目的。在具體的外部改造過程中，要注重做好以下兩方面工作：（1）采用蜂窩汽封技術(shù)進行改造。高、中壓合缸結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子跨度相對來說比較大，如果轉(zhuǎn)子停止或者啟動的時候，特別是在對其進行熱啟動的工作時，轉(zhuǎn)子的靜撓度可能因為受熱程度不均勻，或者沒有消除機組在起停機通過臨界轉(zhuǎn)速的時候，導(dǎo)致汽封齒和軸發(fā)生比較大的摩擦或者磨損，在此情況下會產(chǎn)生能量的損失，使相關(guān)設(shè)備受到比較大的磨損。因為梳齒式汽封的齒尖與轉(zhuǎn)子所呈現(xiàn)出的接觸面積相對來說比較小，同等壓力情況下，作用在齒尖上的力卻很大，梳齒汽封齒尖被嚴重磨損，轉(zhuǎn)子與汽封徑向間隙即便是在機組的檢修過程中對其進行有效調(diào)整，達到最佳的狀態(tài)，但是通過多次的啟停之后，使徑向密封間隙進一步變大，并且在運行的過程中無法對其進行補償。針對此類情況而言，要進一步充分明確蜂窩汽封的結(jié)構(gòu)和工作原理，這樣可以更有效地解決上述問題，有效呈現(xiàn)出更加良好的節(jié)能降耗效果，進而使整個機組運行質(zhì)量和運行效率得到顯著提升。在經(jīng)過多次啟停之后，也可以使能耗充分降低，這樣才能真正意義上有效實現(xiàn)外部的汽輪機本體節(jié)能改造效果。（2）高壓缸的通流調(diào)整。在具體的操作過程中，要結(jié)合實際情況有針對性地調(diào)換調(diào)節(jié)級動葉葉頂及葉根汽封、高壓隔板持環(huán)阻汽片以及高中壓缸內(nèi)、外夾層擋汽環(huán)處加裝阻汽片，以此體現(xiàn)出更加良好的節(jié)能降耗改造效果。

4 結(jié)束語

通過上面的分析，我們能夠充分看出，在火力發(fā)電廠的具體運行過程中，越來越廣泛地應(yīng)用大型化、智能化的汽輪機機組。在針對該類設(shè)施設(shè)備進行改造和優(yōu)化的工作中，要進一步有效體現(xiàn)出應(yīng)有的節(jié)能改造效果，充分融入節(jié)能環(huán)保理念，切實提高資源利用率，降低單位產(chǎn)品污染物排放量，更有效地保護環(huán)境，提升整體工程的運行效益。在實踐的過程中，政府等相關(guān)部門要進一步優(yōu)化和完善相應(yīng)的技術(shù)設(shè)施和生產(chǎn)設(shè)備等，同時要高度重視節(jié)能降耗的政策指引和幫助，發(fā)揮好增容機組的節(jié)能減排效益，以此確保汽輪機本體能夠呈現(xiàn)出更加良好的節(jié)能降耗效果，為火電廠可持續(xù)發(fā)展提供必要的支撐。