電廠汽輪機運行的節能降耗策略探析

馬旭

（神華國能寧夏煤電有限公司，寧夏 銀川 750000）

社會經濟的發展必然伴隨著能源的消耗嚴重，在此情況下電廠也將面臨巨大的難題，如何進行節能降耗。汽輪機作為電廠節能降耗設備的主體，為電廠的節能降耗工作帶來了不小的作用。為進一步確保汽輪機的運行效率，本文對于汽輪機的節能降耗具體策略進行了較為深入的分析。

1 電廠汽輪機能耗問題概述

電廠使用的汽輪機一般由轉子和靜子兩部分構成，其中轉子包括了葉輪、動葉片、旋轉部件等；而靜子則由氣缸、隔板、噴管、蒸汽式、軸承、滑銷系統等構成。在電廠運行的過程中，汽輪機就是原動機，其承擔著能量轉換的重要作用，實現電能、熱能以及動能之間的轉換。同時分析電廠汽輪機的運行原理發現，汽輪機的能耗問題主要包括了以下內容：

（1）汽輪機自身因為使用年限過長而產生變形、腐蝕以及漏氣等問題，從而加大能耗。

（2）對汽輪機進行調節時，汽輪機運行的過程中未對其進行優化，導致汽輪機在實際使用時產生的負荷以及參數存在著較大差異。

（3）汽輪機水冷凝器的真空程度和冷卻溫度比較高，從而增加了電廠的能耗。因為空氣冷凝汽器的運行效率會受到風沙以及環境溫度的影響，如果空氣冷凝汽器在冷凝的過程中致使冷凝水中含有較多溶氧，將嚴重影響汽輪機的熱量傳輸，并對傳輸管道造成腐蝕，汽輪機無法正常運行，設備使用效率降低，從而增加設備能耗。其中，汽輪機的斷面示意圖如圖1 所示。

圖1 電廠汽輪機斷面示意圖

2 電廠節能降耗的主要影響因素

2.1 汽輪機缸效率和機組通流性能

汽輪機在運行的過程中會將其產生的各種能量轉換為電能，在轉換電能的過程中產生的轉換效率也就是汽輪機缸效率，但通過觀察分析汽輪機的實際運行效率來看，大部分電廠的汽輪機缸效率相對較低。而汽輪機缸效率越高，那么汽輪機的能耗越高，且隨著氣流面積的增加，氣流量也會增加，能耗也越高。

2.2 汽輪機主蒸汽溫度和壓力

汽輪機在運行過程中產生的蒸汽壓力、溫度就是汽輪機主蒸汽的溫度、壓力。當汽輪機在正常條件下運行時，蒸汽壓力越大，蒸汽流量會隨之減少，如果不能及時提供燃料，汽輪機主蒸汽壓力和溫度相應減少，能耗進一步提高。

2.3 汽輪機出力的系數和空氣冷凝器

夏季時，我國的整體耗電偏高，電力負荷增加并形成峰值，為確保汽輪機機組安全運行，必須要根據電廠的電力負荷對汽輪機進行科學調整。此外，汽輪機能耗會受到空氣冷凝器的影響，如果冷凝器冷凝水中的溶氧過高，汽輪機的運行效率會進一步降低，從而能耗變高。

3 電廠汽輪機運行的節能降耗策略

3.1 汽輪機汽封改造

雖然，大部分的電廠都對汽輪機進行過熱力性能測試，但是從測試結果來看，汽輪機的熱力性能相對較差，各汽輪機缸的效率基本上都低于預期設計的30%左右，此時汽輪機的熱量消耗要比設定值高出210kJ/（kW·h）。不僅如此，由于汽輪機在運行過程中汽封齒會產生摩擦力而導致脫落，一旦汽封齒脫落對于下游的部件會造成較為強烈的沖擊而產生安全事故，因此需要對汽輪機汽封進行改造。

（1）要對汽封間隙進行測量調整，在測量隔板數據的實際值、設定值是需要在空港的情況下進行，記錄完成后的數據必須要進行匹配篩選，將隔板套裝入到汽輪機內缸之后要看汽封環齒環是否發生變形。在重裝汽輪機汽封環之前要確定好汽封環的間隙指標數值，裝入汽封環后必須要將汽封齒高度控制在0.2mm。在完成汽封環重裝工作后，直接測量記錄動靜間隙的大小，確保汽封間隙控制在標準指標內，然后對汽輪機的實缸整體進行汽封間隙驗收分析，對驗收成果進行記錄并保存。

（2）重新裝入汽封之前最重要的就是要拆掉原來的舊汽封，拆除過程中要注意在封閉的環境中進行，因為汽輪機汽封環安裝槽內會集聚水垢、鐵銹等雜質，使得測量的汽封模塊安裝與動靜間隙距離產生較大誤差。因此，在重新安裝汽封前必須要根據設計圖紙確定汽封的大小以及汽封模塊安裝的具體位置，且汽封模塊極其配件需根據透平級順序進行編號，經過質量檢測后再重新安裝。

3.2 冷卻塔填料改造

汽輪機冷卻塔的冷卻過程需要大量的水資源支持，通過大量的水來進行冷卻，所以耗水量很大。而如果汽輪機在運行過程中將溫度下降每5℃可提高1%的凝汽器真空，汽輪機機組的功率可直接增長1%，相應的能回也會隨之降低1%，因此要達到節能降耗的目的就必須通過改造冷卻塔填料來降低汽輪機的出水溫度。在填料改造的過程中首先要拆掉冷卻塔原有的舊托架和填料并更換除水器等，在更換配件的過程中需要在無任何雜物以及浮塵的環境中進行。

首先，用小片距的PVC 白色塑料T 型淋水填料以及H58 等級的玻璃鋼托架替換雙曲線自然通風冷卻塔中舊的S 型填料以及舊的玻璃鋼托架，其厚度保持在0.4mm 且填料塊高度不超過1m，在現場進行組裝之后將其放入到冷卻塔中。現場進行組裝后再鋪設，且重新安裝的不銹鋼帶配水管的寬度和厚度保持在15mm、0.9mm。在對冷卻塔填料進行改造后，冷卻塔的冷卻效果更好，且冷卻塔的淋水填料的波形、換熱面積等經過調整后可有效降低汽輪機的運行溫度，從而實現節能降耗的目的。其中，汽輪機冷卻塔結構示意圖如圖2 所示。

圖2 汽輪機冷卻塔結構示意圖

3.3 機組中水的溫度

水溫是影響汽輪機運行效率的重要因素之一，是因為水溫會影響汽輪機燃料的使用，水溫過低會影響燃料的燃燒，從而降低汽輪機的運行效率，使得汽輪機的燃料消耗增加，導致汽輪器熱量損失嚴重，這樣不僅降低了汽輪機運行中能量的轉換，更增加了汽輪機的能耗，因此必須要將水的溫度控制在合理的標準之內。汽輪機運行時，還需要時常對汽輪機進行檢查，降低汽輪機安全隱患的出現。除此之外，加強對設備的維護，維修人員必須要定期對高壓加熱系統管道進行清理，從而確保高壓加熱系統的供熱效率，做好管道的滲漏檢查，避免因供熱管道泄漏而影響能量轉換效率。

3.4 汽輪機的凝汽器

汽輪機凝汽器的節能降耗措施包括：

（1）汽輪機凝汽器出現問題時的對策，為有效增加汽輪機凝汽器真空，必須要組織凝汽器發生泄漏，確保汽輪機的組件密封性。

首先，維修人員要定期為汽輪機進行安全檢修，當汽輪機出現安全隱患時要及時解決，從而確保汽輪機的安全運行；其次，凝汽器管道在長期使用的過程中會產生大量的水垢，直接影響了機組運行過程中的能量轉換效率，大大降低了熱量轉換，為防止此類情況發生，維修人員要定期清理凝汽器管道內的水垢，以防止水垢堆積在管道內。改良汽輪機凝汽器后，凝汽器管道內水垢的形成速度放緩，凝汽器的負荷減少，汽輪機機組能更好的運行，組件的能量轉效率進一步提升，能量利用率提升，實現節能降耗目的。

（2）汽輪機機組運行過程中，當汽輪機運行時，如果凝汽器的真空太低，汽輪機軸承因為受到承受壓力的影響使得凝汽器的水位提高，汽輪機機組無法正常運行，所以為確保汽輪機的正常運行要讓凝汽器在一個真空的環境中運行。當凝汽器在真空環境中運行時，可有效減少燃燒材料的消耗，以提高能量的轉換效率；不僅如此，凝汽器在真空環境中運行，汽輪機的運行周期更長。

（3）控制凝汽器的凝結水位，當汽輪機啟動時，必須要將凝汽器的凝結水位控制在標準水位內，但是要注意操作的規范性，因為操作不規范可能會讓凝汽器內部的冷卻面積不足而讓凝汽器的真空下降，此時要采取相應的措施將真空穩定在合理范圍內。其中，汽輪機凝汽器結構示意圖如圖3 所示。

圖3 汽輪機凝汽器結構示意圖

3.5 控制好汽輪機的啟動、運行、停止

汽輪機的運行效率同樣受到汽輪機的啟動、運行、停止影響，因此要控制好汽輪機的啟動、運行、停止。

（1）汽輪機啟動，為減少汽輪機啟動時的成本，在汽輪機正式啟動前就要將汽輪機旁的旁壓打開，是汽輪機的旁壓保持在2.0MPa 左右，然后打開真空破門，并保證汽輪機的真空壓在-55kPa 左右，以此來增加汽輪機的蒸汽數量，減少汽輪機的啟動時間，降低能耗。

（2）汽輪機運行，為降低汽輪機負荷，一般采用定—滑—定的運行方式，此運行方式可確保汽輪機的負荷不變并讓汽輪機機組進行一次性調頻，從而有效減少壓力損失，提高能源使用效率。

（3）汽輪機停止，汽輪機不可隨用隨停，只需要在進行維修時再停止，在停機時要對汽輪機的組件進行檢測，將汽輪機的各項參數進行科學設置，延長汽輪機的使用周期。

3.6 優化改造汽輪機的運行技術

不僅如此，汽輪機運行技術是確保汽輪機高效運行的基礎之一，所以對電廠汽輪機的改造還包括可對汽輪機運行技術的優化。

（1）相關的技術人員要對凝汽器進行優化改造，不斷地優化汽輪機工作運行效率，讓汽輪機機組能改造在安全、經濟的環境中運行。

（2）相關負責人要將技術改造的重點放在凝汽器運行技術以及操作技術上，這是因為汽輪機機組的運行效率受到凝汽器性能的直接影響，如果不能夠處理好兩者之間的關系，那么汽輪機運行的節能降耗工作無法有效開展。

（3）相關維修人員要根據凝汽器中已經存在的問題以及真空狀態進行改造，在確保汽輪機運行技術正常改造的基礎上減少電廠改造資金的投入。

4 結語

綜上，電廠汽輪機運行效率直接影響汽輪機的節能降耗，所以如何提高汽輪機的運行效率對降低能耗意義重大，因此本文從汽輪機汽封改造、冷卻塔填料改造以及汽輪機運行技術等方面實現節能降耗目的。