汽輪機(jī)運(yùn)行中的節(jié)能技術(shù)研究

宋 劍

(山西漳電大唐塔山發(fā)電有限公司，大同 037000)

0 引 言

隨著時(shí)代的不斷變更，我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷提升，國(guó)家及政府各部門逐漸增加了對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行過程的關(guān)注力度。企業(yè)為保證自身的經(jīng)濟(jì)效益，增加了對(duì)節(jié)能技術(shù)的研究，以提高人們的生活質(zhì)量，保證汽輪機(jī)能夠在節(jié)能減排的條件下運(yùn)行。現(xiàn)如今，汽輪機(jī)已經(jīng)是熱電廠中不可缺少的設(shè)備，其對(duì)企業(yè)的發(fā)展影響巨大，為減少其運(yùn)行過程中產(chǎn)生的問題，應(yīng)增加節(jié)能技術(shù)的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的。

1 汽輪機(jī)運(yùn)行工作的主要內(nèi)容

汽輪機(jī)的基本工作原理從能量轉(zhuǎn)換方面而言，是將機(jī)械運(yùn)行過程中的熱能蒸汽運(yùn)用汽輪機(jī)內(nèi)部噴嘴的膨脹而將其轉(zhuǎn)變?yōu)槠鲃?dòng)能。在工作進(jìn)行時(shí)需要內(nèi)部動(dòng)葉片將機(jī)械能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，從而形成反動(dòng)式葉片，增加汽輪機(jī)內(nèi)部葉片膨脹的概率，使熱能轉(zhuǎn)化成工作所需的機(jī)械能帶動(dòng)整臺(tái)機(jī)械的運(yùn)行[1]。

汽輪機(jī)在工作過程中不可避免蒸汽的流動(dòng)，若葉片的運(yùn)轉(zhuǎn)力度不足會(huì)增加內(nèi)部機(jī)械設(shè)備的危害，應(yīng)提高對(duì)汽輪機(jī)作用力的關(guān)注力度，保證汽輪機(jī)于不受外界因素影響，跟隨其負(fù)荷變化而轉(zhuǎn)換原有工作模式，減少級(jí)內(nèi)損失問題出現(xiàn)的概率(噴嘴、靜葉、動(dòng)葉造成的損失)。這樣不僅可以降低輪盤摩擦，還能讓工作人員可以及時(shí)觀察到漏汽問題出現(xiàn)的位置，減少濕汽及進(jìn)汽帶來的影響，使汽輪機(jī)的運(yùn)行更加穩(wěn)固，將附加損失及輪周效率降到最低。從而協(xié)調(diào)汽輪機(jī)的運(yùn)行速度及附加損失帶來的影響，使其運(yùn)行的速度貼近實(shí)際理論值并根據(jù)汽輪機(jī)的即后劃分出速度級(jí)、沖動(dòng)級(jí)和反動(dòng)級(jí)，以使汽輪機(jī)的蒸汽能量釋放完全[2]。

隨著當(dāng)下市場(chǎng)中競(jìng)爭(zhēng)力度的不斷提升，各個(gè)熱電廠之間也增加了對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行工作的重視力度，保證企業(yè)內(nèi)部所擁有的汽輪機(jī)的使用概率，穩(wěn)定其整體結(jié)構(gòu)，使自身經(jīng)濟(jì)效益得以提高。目前，企業(yè)為得到更好的發(fā)展，已經(jīng)增加了對(duì)汽輪機(jī)存在問題的解決方案，使工作人員能夠明確熱電設(shè)備在運(yùn)行過程中的工作模式，了解熱電轉(zhuǎn)化的重要性，減少在此過程中的能源損耗現(xiàn)象，使企業(yè)內(nèi)部資源得以保留，增加節(jié)能減排技術(shù)的利用，降低資源損耗的程度，實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)運(yùn)行工作的創(chuàng)新，節(jié)約企業(yè)成本并將企業(yè)全面發(fā)展，減少生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)工作對(duì)環(huán)境造成的污染，根據(jù)國(guó)家能源排放的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行工作，保證熱電企業(yè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，從而加快其發(fā)展的腳步。

汽輪機(jī)能夠幫助降低電力企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本，其是將原材料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，增加能量轉(zhuǎn)換的手段，保證生產(chǎn)過程不會(huì)受到外界干擾，將資源充分利用在生產(chǎn)工作中。基于此，除熱電廠之外部分發(fā)電公司也需用此種方式進(jìn)行工作，這樣不僅可以增加企業(yè)內(nèi)部機(jī)械設(shè)備的使用頻率，還能提高工程建設(shè)的效率，將其發(fā)電優(yōu)勢(shì)直觀表現(xiàn)出來，根據(jù)汽輪機(jī)的工作原理，制定符合其溫度運(yùn)轉(zhuǎn)的方案，使其設(shè)備配件能在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中傳遞，合理控制運(yùn)行溫度，增加其在系統(tǒng)運(yùn)行中的效率，從而實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的目的[3]。

2 汽輪機(jī)運(yùn)行中的能源消耗的成因研究

2.1 汽壓、溫度能源消耗成因

汽輪機(jī)在運(yùn)行的過程中，需要將電力能源轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。當(dāng)汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)，汽輪機(jī)內(nèi)部的蒸汽將會(huì)發(fā)生膨脹，而汽輪機(jī)的葉片將會(huì)受到蒸汽膨脹的推力而產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，葉片開始高速旋轉(zhuǎn)，從而將發(fā)電機(jī)的電力能源轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。蒸汽膨脹力越大，汽輪機(jī)葉片承受的推力也就越大，葉片旋轉(zhuǎn)速度越高。而汽輪機(jī)膨脹力的主要影響因素包括汽輪機(jī)蒸汽焓、排汽裝置排汽焓值等，而影響焓值的主要因素便是汽輪機(jī)的汽壓和溫度。當(dāng)進(jìn)汽壓力與進(jìn)汽溫度升高而排汽壓力降低時(shí)才會(huì)使蒸汽的焓降升高，蒸汽的做功能力增大。

汽輪機(jī)組功率增加，故而汽輪機(jī)組耗電量將會(huì)減小。反之，若輪機(jī)機(jī)組排汽壓力、進(jìn)汽溫度過低，蒸汽焓增加幅度小，對(duì)蒸汽產(chǎn)生的膨脹力不足以支撐葉片的旋轉(zhuǎn)需求或葉片的運(yùn)動(dòng)無法滿足汽輪機(jī)組的實(shí)際使用需求，故而需要增大電力能源的投入，故而發(fā)電量汽耗將會(huì)增加。此外，若輪機(jī)機(jī)組排汽壓力、進(jìn)汽溫度過低，蒸汽中的水分子將會(huì)由汽體轉(zhuǎn)化為液體附著在葉片表面，易對(duì)葉片造成水蝕，故而葉片的使用壽命將會(huì)受到嚴(yán)重的影響。

2.2 真空系統(tǒng)密封成因

汽輪機(jī)真空系統(tǒng)的密封性問題也是影響汽輪機(jī)能耗的重要因素之一，且對(duì)于整個(gè)汽輪機(jī)組的工作質(zhì)量也將產(chǎn)生十分嚴(yán)重的影響，若汽輪機(jī)真空系統(tǒng)的密封性不佳，則會(huì)導(dǎo)致真空下降，空氣滲入汽輪機(jī)真空系統(tǒng)當(dāng)中，而此時(shí)，蒸汽膨脹力將會(huì)受到影響，蒸汽膨脹力降低，故而葉片受到的推動(dòng)力也會(huì)隨之降低，葉片的功率將會(huì)減小，從而增加了汽輪機(jī)組的能耗。同時(shí)，當(dāng)汽輪機(jī)葉片在真空下降條件下運(yùn)行時(shí)，則會(huì)導(dǎo)致受環(huán)境密度、壓強(qiáng)的影響機(jī)組軸向推力增加，故而會(huì)導(dǎo)致機(jī)組軸的溫度升高，同時(shí)將會(huì)產(chǎn)生機(jī)組軸出現(xiàn)推向位移的問題，這極易引發(fā)排汽缸的形變問題。致使汽輪機(jī)真空系統(tǒng)密封性下降的原因有很多，如冷卻器冷卻水不足、軸密封系統(tǒng)運(yùn)行異常、凝汽器水室空汽進(jìn)入等。

2.3 空冷系統(tǒng)成因

通常情況下，火力發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)組均會(huì)直接連接汽輪機(jī)的空冷系統(tǒng)。空冷系統(tǒng)即是指空汽冷卻系統(tǒng)，空汽凝汽器為該系統(tǒng)的主要設(shè)備，主要起到冷凝空汽中的水分子，并將冷凝后的水液體傳遞給汽輪機(jī)的回?zé)嵯到y(tǒng)、發(fā)電機(jī)組的鍋爐當(dāng)中。在汽輪機(jī)的運(yùn)行過程中，需要將飽和的蒸汽利用排汽管道排出汽輪機(jī)內(nèi)，排汽管道與空汽凝汽器連接，但蒸汽進(jìn)入空汽凝汽器后，將會(huì)冷卻凝結(jié)成水，隨后利用凝結(jié)水泵將水升壓后運(yùn)輸至回?zé)嵯到y(tǒng)和發(fā)電機(jī)組的鍋爐當(dāng)中。在空汽凝汽器中，主要利用換熱器實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣的冷凝，冷卻風(fēng)機(jī)吸收空氣環(huán)境中的氣體并吹向換熱器，從而降低換熱器的問題，進(jìn)而完成蒸汽的冷凝、而冷卻風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)量、臺(tái)數(shù)與轉(zhuǎn)速將會(huì)直接影響換熱器的換熱效果。此外，部分電廠使用的空冷系統(tǒng)為一次冷卻，即在空汽凝汽器中未添加換熱器，直接使用冷卻風(fēng)機(jī)進(jìn)行換熱，但該種方式在使用過程中將會(huì)產(chǎn)生較大的噪音，且耗電量高。

3 汽輪機(jī)運(yùn)行中的節(jié)能技術(shù)的有效應(yīng)用措施

3.1 加強(qiáng)冷凝器的真空管理手段

在汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，施工人員需了解凝汽器的使用狀態(tài)，保證內(nèi)部配件處于真空環(huán)境中，以提高運(yùn)行系統(tǒng)的整體效率。加強(qiáng)員工節(jié)能技術(shù)培養(yǎng)，定期召開培訓(xùn)會(huì)議，落實(shí)工作人員自身責(zé)任，使其明確汽輪機(jī)的運(yùn)行節(jié)能降耗目標(biāo)。同時(shí)，為保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)增加機(jī)器出廠前的檢測(cè)，控制設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)使其在密封條件下工作。根據(jù)冷凝器的占地面積、空間大小來規(guī)劃水位，以保證真空效益。

此外，還需要加強(qiáng)對(duì)冷汽器室內(nèi)部汽體環(huán)境的檢查，確保冷汽器室內(nèi)部不存在空汽，保證軸封系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，并加強(qiáng)對(duì)熱水井水位的控制，避免發(fā)生真空下降的問題。若冷凝器發(fā)生真空下降問題時(shí)，首先需要檢查真空泵的運(yùn)行狀態(tài)，若真空泵存在問題時(shí)，則需要及時(shí)對(duì)真空泵進(jìn)行故障處理，若真空系統(tǒng)處于高負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，則需要適當(dāng)提汽輪機(jī)的真空程度。

3.2 汽輪機(jī)運(yùn)行汽溫節(jié)能降耗方法

通過上文分析可知，汽輪機(jī)的進(jìn)汽壓力及溫度將會(huì)對(duì)汽輪機(jī)的功率產(chǎn)生直接的影響，進(jìn)而汽輪機(jī)的耗電量產(chǎn)生影響。在汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力保持不變的情況下，近汽溫度越高，汽輪機(jī)蒸汽焓、凝汽器排汽焓值越大，在耗電量不變的情況下，汽輪機(jī)的運(yùn)行功率越高，故而其運(yùn)行工作效率越高。但在汽輪機(jī)實(shí)際運(yùn)行的過程中，過高的溫度會(huì)導(dǎo)致設(shè)備受溫度的影響易產(chǎn)生形變，同時(shí)也很容易引發(fā)安全事故，因此，需要合理控制汽輪機(jī)的進(jìn)汽溫度。在進(jìn)行溫度的控制時(shí)，可對(duì)汽體利用減溫水的方法進(jìn)行處理，并采用煙氣擋板控制的方式降低近汽溫度，此外，需要電廠根據(jù)實(shí)際進(jìn)汽溫度需求合理調(diào)控減溫水的調(diào)節(jié)曲線及煙氣擋板的調(diào)節(jié)曲線，保證進(jìn)汽溫度能夠滿足汽輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)需求及企業(yè)對(duì)汽輪機(jī)的實(shí)際使用需求，從而才能夠在保證汽輪機(jī)使用性能的同時(shí)降低能耗。

3.3 調(diào)節(jié)汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)給水溫度

調(diào)節(jié)汽輪機(jī)的給水溫度是降低汽輪機(jī)使用能耗的重要方式之一，其主要體現(xiàn)在通過調(diào)節(jié)給水溫度降低燃料的消耗量，從而降低企業(yè)的生產(chǎn)成本以及能源消耗。若汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)給水溫度過低，為了滿足汽輪機(jī)的運(yùn)行需求，需要增加燃煤來提升溫度，故而將會(huì)產(chǎn)生能耗增加的問題。此外，若給水溫度過低，則會(huì)導(dǎo)致鍋爐在燃燒時(shí)燃燒熱量增加，鍋爐的效率則會(huì)下降，因此，合理的調(diào)控汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)的給水溫度是十分有必要的。一方面，需要加大對(duì)觀察室水隔板密封情況的檢查力度，并定期進(jìn)行加熱器鋼管檢查工作，且在每次檢查工作完成之后，均需要將相關(guān)數(shù)據(jù)記錄下來。在檢查的過程中，若發(fā)現(xiàn)存在問題需要及時(shí)處理，避免存在水溫不穩(wěn)定的問題。另一方面，需要保證高加筒體的密封效果，按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行機(jī)組啟停控制規(guī)劃，定期做好管內(nèi)沉積水垢清理工作，提高高加水位及高加筒體的運(yùn)行效果。

4 結(jié)束語

綜上所述，為保證汽輪機(jī)運(yùn)行中的效率，應(yīng)增加企業(yè)節(jié)能技術(shù)的運(yùn)用，提高員工的綜合素養(yǎng)能力。若未落實(shí)到位，不僅會(huì)影響國(guó)家節(jié)能減排工作的開展，還會(huì)阻礙熱電廠的進(jìn)一步創(chuàng)新。所以，應(yīng)加強(qiáng)各部門對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行的研究力度，保證其充分了解汽輪機(jī)的工作原理，建立具有系統(tǒng)性的分析工作，減少其在運(yùn)行過程中產(chǎn)生的問題。以保證熱電企業(yè)乃至熱電行業(yè)的健康、持續(xù)發(fā)展。