關于優化發電廠汽輪機組運行效率的思考

李效奎

中海油東營港有限責任公司 山東 東營 257299

引言

支持社會可持續發展的條件之一便是能源，基于當前能源緊缺的現實，實施節能降耗無疑更利于推動社會經濟的持續發展。在發電廠中，汽輪機以水蒸氣為重要工質，其工作原理為將熱能迅速轉變為機械能。汽輪機在運轉過程中對水與燃料的消耗極大，因此，在汽輪機組的具體運行過程中，如何節省水和燃料無疑成為一個重要的研究課題。研究表明，有效提升汽輪機組的運行效率可以在一定程度上促進電廠節能增效的發展。

1 火力發電廠汽輪機的特點

在對火力發電廠汽輪機組進行節能降耗措施前，需相關人員明確火力發電廠汽輪機的特點和運行狀態，從而為后續工作奠定堅實的基礎。汽輪機是借助蒸汽熱能完成做功操作的旋轉機械，可利用沖動作用原理和反應作用原理保證設備的正常運行，并在設備運行時還可實現熱能向機械能的轉化，發揮設備的功能及作用。在汽輪機運行的過程中，蒸汽會流動到凍液中，形成蒸汽通道的膨脹狀態，通過膨脹狀態的不斷加深會加速蒸汽的流動，使得葉片產生一定的抗動力，在此作用下，葉輪機會不斷旋轉，形成完整性的機械工作。在實際工作過程中，還需明確火力發電廠汽輪機組的主要特征，從而方便工作人員提出有效的解決措施和節能降耗的方案，提升火力發電廠的整體效益。從整體上看，火力發電廠汽輪機組的特點主要分為以下幾方面：首先是高熱效率，由于汽輪機在實際運行過程中，主要是將熱能轉換為機械能來進行日常工作，根據這一原理可以了解汽輪機在運行過程會產生較大的熱能量，隨著實際工作需求的不斷提升這些熱能量在不斷增多，因此對于汽輪機組來說高熱效率性能是非常明顯的；其次汽輪機組的單機功率較大，在汽輪機中屬于回旋工作的范疇，在汽輪機連續運行時會增加功率的消耗量，使得汽輪機的功率在不斷增加，這在一定程度上使單機功率在不斷提升。再次，火力發電廠汽輪機組使用壽命較長，可最大限度滿足實際工作需求及工作要求，耐久性也非常好，在實際使用中能充分考慮到成本方面的因素，選擇較低廉燃料也可進行實際工作，從而實現整體效益的提升；最后在汽輪機組運行的過程中，穩定性特征較明顯，其在運行時故障發生概率較低，但在實際工作中還需加強對汽輪機組的有效維修及管理，通常需在兩年左右進行徹底的維修，從而及時發現在設備運行過程中所存在的問題，也在一定程度上使設備的利用率能夠得到有效的提升。

2 發電廠汽輪機組運行系統中存在的問題分析

在發電廠運行過程中主要的影響設備就是汽輪機組，汽輪機組需要能量做支持和推動，所以對發電廠汽輪機組的運行效率進行優化，會使整個發電廠的運行效率和質量得到有效提升[1]。發電廠汽輪機組的運行在系統結構構成方面比較復雜，在實際的運行過程中可能產生的影響因素也很多，這在很大程度上對發電廠汽輪機組的運行效率產生了不良的影響，也是運行效率難以提升的重要因素之一。在發電廠汽輪機組的組成當中，機組的性能、軸封輔助系統以及疏水系統等與運行效率有直接的關系，但是在具體的運用過程中還存在一定的問題，尤其是在能量的消耗、資源的損失等方面產生了非常大的影響，以下對這些問題進行具體分析：①發電廠汽輪機組本身存在的問題分析。在發電廠汽輪機組系統的運行過程中，最常見的問題是高壓缸的排氣量與相關設計并不符合，實際運行中出現了數值偏高的情況，這樣就會導致系統在運行過程中消耗出去大量能量，進而影響到高壓缸的工作效率，導致整個系統的運行效率和質量受到不良的影響。同時，系統本身在運行過程中還存在著運行效率低的問題，而這主要是因為汽輪機的氣密間隙空間比較大，氣密性的效果會受到一定的影響，發電廠的汽輪在這個過程中出現較為嚴重的漏氣問題，也會增加能量的消耗和損失，而當實際運行過程中機械設備負荷較高，就會導致機組運行的穩定以及效率受到影響。②疏水系統存在的問題分析。發電廠汽輪機組自身的構建十分的復雜，這就在很大程度上增加大了系統控制的難度，導致系統在管理方面難點重重。輸水管道的閥門在整個發電廠汽輪機組疏水系統當中具有非常重要的作用，但是疏水管道很容易出現泄露，所以在系統運行中蒸汽高溫不斷地提升凝汽器就會出現泄露的情況，這樣不僅不能有效地節約資源，提高資源的利用效率，還會導致系統在運行過程中導致凝汽器的負荷不斷地加重，導致凝汽器的性能受到不良的影響。在疏水系統的運行過程中，擴容器和疏水集管之間會存在較大的差異，這樣就會導致連接管發生破裂的情況。在系統運行過程中機組軸封系統的熱經濟性通常是非常高的，但是該系統在運行過程中還存在一定的問題，主要體現在發電廠汽輪機組系統當中的軸封系統比較簡單，在運行中會導致啟動時期和停機時期的軸封壓力逐漸地降低，進而造成高壓軸封氣密性逐漸地降低，大量的蒸汽泄露出來，影響到整個系統運行的效率和質量。而為了防止內外漏氣的情況，對級與級之間的內漏氣進行限制，就設置了軸封系統，按照軸封系統的運行原則及規律嚴格執行，必然會提升汽輪機組的運行效率，還會在節能減排上實現較大的突破。

3 發電廠汽輪機組運行效率提升的策略分析

3.1 管控好主蒸汽溫度

①做好汽輪機管道的保溫工作。如在管道外圍鋪設保溫層，這樣可以減少溫度外溢，確保汽輪機中蒸汽溫度的合理性。②降低內漏及蒸汽輸送阻力。此項處理的主要目的在于減少蒸汽輸送過程中的額外做功，使蒸汽可以最大限度地運輸到汽輪機設備當中，起到穩定作業溫度的作用。③做好鍋爐內燃煤水分的控制。燃煤內水分含量過大會損耗一部分燃煤熱值，結合以往的作業經驗，將燃煤含水量控制在合理范圍內，從而減少燃煤燃燒階段的熱量損耗，提升汽輪機組的運行效率。

3.2 凝汽器的最佳真空狀態

在對火電廠汽輪機組進行節能降耗時，需相關人員加強對實際工作的了解及認識，從多方面入手提出有效的解決措施，從而減少不必要的能源消耗。首先在實際工作過程中需進行凝汽器真空狀態的有效處理。冷凝器屬于汽輪機的重要組成部分，影響汽輪機的平穩性和安全性，因此要加強對冷凝器的有效了解，使其能夠處于真空的狀態中，防止出現不必要的能源消耗。在實際工作過程中，可通過清洗冷卻面、降低凝汽器的熱負荷、提升真空系統嚴密性等多方面來開展日常的工作。①清洗冷卻面。在實施清洗冷卻面的工作中需進行干洗法的實施，通過比較的方式獲取冷凝器在運行后的一些數據，如數據和實際存在偏差表明冷卻表面存在較大污垢，在大多數情況下一些冷卻表面的早期結構很容易出現松散的問題，在表面上顯示泥沙淤積的現象，在這一背景下可采用干洗的方法對冷卻表面進行精處理。還可通過酸洗法清洗，利用5%的氨基磺酸作為主要的清洗劑，需根據實際運行速率加入一定濃度的氫氟酸給實際工作起到一個重要的支撐作用[2]。在實際工作過程中需加入適量滲透劑，嚴格控制清洗的水溫，使水溫保持在39℃左右，且需對水流速度進行科學控制，采用循環沖刷的方法來保證實際工作的有序實施。②降低凝汽器的熱負荷。在具體實施工作中，可先將表面加熱器加到凝汽器上部的空間中，這樣可將表面式的加熱器入口位置和水系統進行充分連接。表面式的加熱器要和化學供水系統進行緊密的連接，這樣可使能量利用率得到有效提高，降低熱負荷。在實際工作過程中，還可將霧化噴頭安裝在凝汽器的后部，通過霧化噴嘴來對冷凝蒸汽進行吸收性換熱，從而使得水能夠形成混合型的凝汽，促進凝汽器的熱負荷能夠得到有效降低。③提升真空系統的嚴密性。在提升過程中需將監控系統保持在一個范圍中，加強對真空系統的有效防護，保證整個真空系統的嚴密性。在實際工作過程中需定期對真空系統進行檢查，查看是否存在泄露，如出現泄漏要采取必要措施進行解決，這樣才可提升真空系統的嚴密性。在日常工作過程中需對噴嘴運行狀態進行全方位監督及觀察，保證噴嘴沒有出現變形現象。還需對閥門負壓系統進行嚴格測試和控制，防止在任何狀態下出現松動問題，保證實際工作效率的提高。

3.3 發電廠汽輪機組系統運行方式的優化

經過對發電廠汽輪機組系統運行的情況來看，通過對運行方式的優化可以很好地改變系統的運行狀態，進而提升系統運行的效率和質量，具體可以從以下幾個方面進行：在系統的運行過程中要定期做好清潔工作，主要是對各級的壓缸通流部門的葉片進行清理，這其中包括對靜動葉片的清理，做好表面污垢的有效處理。在清潔處理方面可以采取水力噴砂的方法，以此來提升清潔處理的效果。在對冷凝管內壁污垢進行清理過程中，想要保障清洗的效果可以利用高壓清洗機。在系統的運行過程中還需要對各級壓缸通流部分的軸封問題以及各級的隔板問題等進行處理和優化，重要的是可以將其整改為蜂窩式的汽封，這樣的處理效果會更好。采取這樣有效的方法，可以對外部的空氣做好隔絕與處理，避免外部空氣直接進入到凝結器中。在處理中采取蜂窩式汽封的方法，是利用合金的蜂窩帶構建而成，所以密封性能比較好，還可以起到耐高溫和耐摩擦的效果。

3.4 調整再熱器減溫水量

在對再熱器減溫水量進行調整時，首要任務便是適當減少再熱器減溫水的使用量。結合目前的設備使用情況，再熱器的汽溫大都采用以煙氣側調節為主、以減溫水調節為輔的方式。基于此類情況進行調節時，可以根據不同狀態下燃煤的燃燒情況進行調整，以確保再熱汽溫保持在既定的溫度范圍內，從而起到減少減溫水使用總量的作用。

3.5 對發電廠汽輪機組整體性的優化

第一，在效率優化上要考慮到機組的使用性能問題，做好維修與養護的工作，強化運維管理的重要性。首先，要嚴格地按照相關的標準和規范對發電廠汽輪機組的操作情況進行執行，這樣可以很好地降低操作方面的失誤性問題[3]。其次，要對整個系統當中的加熱管道做好定期地處理工作，最重要的在于減少能源的消耗，提升供熱的效率和質量。第二，在發電廠汽輪機組的整體運行過程中，對于管道的應用也需要做好檢查與維修的工作，最重要的就是要避免管道泄露問題的出現。同時，對于燃料的添加量、速度等都要進行科學的控制。第三，在發電廠汽輪機組停止工作和啟動工作的過程中，都要對水蒸氣的溫度問題高度重視，合理地控制水蒸氣的溫度是十分必要。

3.6 加強對汽輪機組運行過程的管理

3.6.1 做好汽輪機啟動環節管理工作。根據操作規程和制度啟動汽輪機，并且隨時掌握和了解汽輪機的啟動、沖轉等參數，將主汽壓保持在2.5～3.5MPa范圍內，同時還要保證處于溫度300℃以上，且最高溫度不超過最佳溫度50℃。此外，還要使得凝汽器的真空度不超過60kPa。但是，很多汽輪機在運行中，都無法達到上述條件的要求，這是普遍存在的現象。有些情況下，真空度會達到80～90kPa，汽壓超過2.5～3.5MPa，因此，每一次啟動汽輪機時，都需要一定的暖機時間，這樣就會導致并網的時間逐步延長，會消耗一部分電能而沒有做功，給暖管的運行效果帶來不利的影響，誘發主汽壓增大問題的發生。基于此，操作人員會優先選擇“開高低旁”的方式，讓主汽壓時刻處于2.5～3.5Mpa之間，而真空度則為65～70kPa，要想達到這一要求，最為主要的方法就是做好蒸汽量的控制，以保證汽輪機暖機的質量與效率，也能夠將脹差控制在合理范圍內，大幅縮短并網時間，節能降耗效果明顯。

3.6.2 做好汽輪機運行環節管理工作要想保證汽輪機運行狀態達到要求，操作人員可以選用“定－劃－定”的模式。如果設備處于低負荷運行狀態，為了使得鍋爐內燃燒、水循環達到穩定狀態，做好水泵軸臨界轉速控制，利用定壓調節的方式，通過調整高負荷區域噴嘴以及涌流面積，以確保汽輪機的運行狀態合格。針對汽輪機負荷中間區域，一般都會選擇汽門調節方法進行控制。這模式使得負荷發生變化，確保一次調試就能夠符合系統運行要求，還能夠有效減少流量損失。汽輪機處于高負荷運行的狀態，可以適當增加主汽壓力與溫度，確保加熱器高校運行，還要保證加熱器內的水位處于正常的狀態下，從而可以減少加熱器的工作壓力，讓水溫達到人們使用的要求，以滿足汽輪機運行的要求，降低能源損耗，實現運行效率的全面提升。

4 結束語

綜上所述，本文針對發電廠汽輪機組運行問題進行了研究，這些常見性的問題對于發電廠汽輪機組系統的正常運行以及運行效率的提升等方面產生了非常不利的影響，還會產生嚴重的資源浪費和能源消耗，增加運行成本，降低運行的效率。因此，在對發電廠汽輪機組系統運行效率提升的優化方面，應該從系統運行方式的優化、凝結器問題的解決、主汽壓力問題的解決、疏水系統問題的解決方面入手，盡可能高效地解決系統運行難度大的問題，確保發電廠汽輪機組系統運行的安全性和穩定性，優化發電廠汽輪機組系統運行的效率，這對推動我國電力產業的發展，促進電力產業獲取更多的經濟效益等具有非常重要的意義。