淺析新時期熱電廠汽輪機運行與檢修的節能降耗措施

陳玉杰，夾書美，王前途

（徐礦集團新疆阿克蘇熱電有限公司，新疆 阿克蘇 843000）

熱電廠能夠在發電的同時，抽出火電廠發電多余的熱量對生水進行加熱，加熱完成的熱水可對市區進行供暖。由于運作環節會產生大量能源消耗，所以無法充分滿足可持續發展戰略要求。要想在發揮熱電廠社會效益的同時減少能源消耗，就要提高運作過程的能源轉換率。汽輪機作為火電廠供熱不可或缺的設備之一，在運行過程中需要消耗大量能源。所以，探索汽輪機耗能高的主要原因，并在保證熱電廠正常運行的同時采取節能降耗措施減少能源消耗量，已經成為熱電廠現代化發展的必然趨勢，可以有效提高熱電廠的社會效益和經濟效益。

1 汽輪機能源消耗情況

1.1 汽輪機組能源消耗量較大

汽輪機組是熱電廠穩定運營不可或缺的設備之一，導致其能源消耗量高的原因可以概括為以下方面：第一，汽輪機在運行過程中受多種因素影響，容易導致外缸和噴嘴室變形，軸兩端氣密性不佳會引發漏氣問題，低壓缸在運行中出汽邊可能出現水腐蝕現象，可以看出，汽輪機組的組成結構復雜，其本身就容易發生泄漏事故。第二，汽輪機組在調整作業過程中，如果出現冷卻水溫度超標、運作負荷超過標準參數，或者運行方式不合理，會導致汽輪機運行過程產生大量能耗，不僅無法提高能源利用率，還會加大熱電廠運營成本。

1.2 凝汽器缺陷增加能源消耗量

膠球清洗裝置在凝汽器運行中發揮重要作用，但由于運行過程中換熱管會堆積大量沙塵，所以會在一定程度上增加換熱管的熱阻，容易影響凝汽器性能，導致熱量傳輸不到位，長此以往，會阻塞換熱通道。另外，真空泵如果處于負風壓地區，那么空氣吸入量也會降低，無法滿足凝汽器中的熱氣流動要求。與此同時，如果凝汽器運行過程中出現凝結水溶氧超標問題，會導致管道和設備加快老化速度，并且在冬天溫度較低的情況下，凝汽器會出現大量凝集或流量不順暢問題，不利于汽輪機安全穩定運行。

2 熱電廠汽輪機在運行和檢修中引入節能降耗技術的可行性

2.1 經濟方面的可行性

在科學技術迅速發展背景下，越來越多新型汽輪機在市場中涌現，相對傳統汽輪機而言節能降耗效果更好，但購進成本也相對較高，會加大熱電廠經濟壓力。結合大量實踐來看，利用新型技術對傳統汽輪機進行改造，不僅能夠節約成本，還能夠達到理想的節能降耗效果。這一背景下，也有越來越多熱電廠開始對現有汽輪機進行升級改造，在一定程度上減少了費用支出，有利于提高熱電廠經濟效益。

2.2 技術方面的可行性

在我國堅持貫徹落實可持續發展戰略背景下，大部分火電廠都認識到了汽輪機改造的重要性，并相繼引入先進技術開展了一系列改造工作，取得了效果十分顯著，有效提升了汽輪機運行過程的能源轉換率。當前，我國在汽輪機改造方面已經積累了諸多先進技術，可以保證改造后的汽輪機安全、穩定運行，這也意味著通過汽輪機改造降低能源消耗量，從技術方面分析具有一定可行性。

3 新時期熱電廠汽輪機運行與檢修的節能降耗有效措施

3.1 將凝汽器控制在最佳真空狀態

熱電廠汽輪機組在運行過程中離不開凝汽器的支撐，該設備的主要功能是將汽輪機做完工排出的蒸汽轉換為冷凝水，使汽輪機在高度真空作用下多做功。要保證凝汽器在運行階段始終維持最佳真空，需要從以下幾個方面入手。

（1）適當降低熱損耗。在熱電廠汽輪機組運行階段，為了提高熱效率，降低熱損耗，需要技術人員將相關控制裝置設置在凝汽器的喉部。具體操作有兩種方案：第一，將表面式加熱器安裝在凝汽器喉部，需要將該裝置與工業水系統連接在一起，運行中能夠使生水順利進入供熱系統，通過再次加熱完成供暖工作。但結合實際情況來看，這種方法存在一定不足之處，也就是加熱生水的熱氣銅管需要安裝在凝汽器上部，受多重因素影響會產生汽阻問題。并且會在一定程度上加重凝汽器支撐荷載。所以，熱電廠在使用這種方法降低凝汽器熱負荷時，要盡可能避開以上不足之處，保證改造效果達到理想目標。第二，將新型式噴頭設置在凝汽器喉部，使噴頭在運行中吸收更多蒸汽凝結熱，從而形成混合功能的凝汽器，以此來降低熱負荷，保證凝汽器維持最佳真空狀態。

（2）對冷卻面進行徹底清洗。在凝汽器運行過程中，傳熱過程的主要熱阻通常為污垢熱阻，需要技術人員提高重視程度。要想保證凝汽器穩定運行，需要對冷卻水進行嚴格處理，這就需要合理設置冷卻面的清洗周期。當前，大部分火電廠都會選擇干洗和酸洗相結合的方式進行清洗。眾所周知，冷卻面結垢是長期積累的，時間越長結垢越嚴重，所以技術人員在分析冷卻面結垢情況時，要與清潔時的數據進行對比。如果結垢嚴重，會增加冷卻管內部阻力。根據工作經驗總結來看，由于冷卻面初期結垢較為松散，所以可以采用干洗法，也就是利用輔汽聯箱在汽輪機停機時進行清洗，將熱水灌入凝汽器中，用風機將換熱管內吹干，待結垢松散后用水沖掉即可。如果凝汽器中的結垢較為緊實，真空下降已經無法保證凝汽器穩定運行，那么需要采用酸洗方法，也就是選擇5%有機酸清洗換熱管。如果酸腐蝕率低于每小時1㎡，那么就要添加適量的酸緩蝕劑和滲透劑，并重復清洗，直到兩次測定的酸度保持一致，才能夠結束清洗工作。在此基礎上，需要使用高壓水槍對凝汽器換熱管進行反沖洗，在清洗過程中可以加入磷酸三鈉融入其中，中和后全部排放出來。如果換熱管在酸洗后為黃銅色，那么表明酸洗過程沒有出現過洗問題。循環水本身含有較少的鹽量，這也使得換熱管在運行一定周期后，表面會生成一層密度較高的保護膜，能夠降低換熱管的腐蝕速度。

（3）保證真空系統嚴密性。技術人員需要每隔一段時間檢查一次凝汽器和真空系統，通過灌水方式判斷是否存在嚴密性不足問題。重點對管道接頭、喉部等常見漏氣點進行檢查。由于檢查過程中需要使用到噴嘴設備，所以必須保證噴嘴質量完好，應在投入使用前檢查噴嘴抽氣效率。技術人員應結合負荷變化情況對汽輪機蒸汽壓力進行適當調整。除此之外，技術人員還要對閥門和法蘭進行檢查，避免法蘭松動，保證閥門運行正常。

（4）冷卻水溫控制在合理范圍內。在開式循環系統運行過程中，自然條件會直接決定冷卻水溫度，而閉式循環系統運行過程中，大氣溫濕度和循環水設備會直接決定冷卻水溫度。所謂循環水設備主要指冷卻塔，如果該設備運行效果不佳，那么出口水溫也會逐漸升高。為了避免這一問題，確保冷卻塔穩定運行，需要在維護檢修中實施責任制，保證技術人員嚴格按照規章制度對配水槽、噴嘴等設備進行檢查，一旦出現異常，及時找到原因并解決。

3.2 適當提高給水溫度

在汽輪機運行階段，鍋爐燃料使用量和燃燒率會受到給水溫度的影響。通常給水溫度越低，能源消耗越高，并且排煙溫度在升高的同時，熱損失也會隨之加大，不利于提高鍋爐運行效率。要想提高給水溫度，可以從以下方面入手。

（1）控制好高加投入率。在汽輪機組滑停或滑啟過程中，需要嚴格按照規章制度控制給水溫度，同時做好投入高加或解列高加工作，認識到維護管理的重要性，避免技術人員錯誤操作導致高加保護動作解列。另外，技術人員還要定期清理加熱器的換熱管，避免內部產生過多沉積物，這也是降低換熱管泄露的有效對策，在此基礎上提高高加的投入率。

（2）加熱器維持水位正常。加熱器在運行中保證水位始終處于正常狀態，既能夠減少不必要的成本外，也能夠確保主設備和備用設備安全穩定運行。

（3）做好加熱器檢漏工作。在汽輪機組大修或小修過程中，應對加熱器鋼管進行嚴格檢查，分析是否存在漏點。重點對水室隔板、高加筒體的密封效果進行檢查。根據工作經驗總結來看，如果水室隔板沒有嚴格按照焊接工藝進行焊接，那么高壓給水勢必會出現短走旁路問題，導致加熱鋼管失效，無法實現蒸汽和給水充分交換目標，最終導致給水溫度不足。另外，如果加熱器高加筒體泄露，會導致蒸汽短路，使得水和蒸汽無法有效交換，從而對給水溫度造成負面影響。

3.3 汽輪機啟動、運行及停機采用的節能降耗措施

針對汽輪機啟動產生的能源消耗問題，可以通過開高低旁方式進行處理，將汽輪機壓力控制在2.5～3MPa。另外，技術人員可以通過手動方式，對真空破壞門進行開啟，使機組真空維持在-65～-70kPa。如此可以有效提高蒸汽量，加快機組啟機速度，大范圍縮短并網周期。

針對汽輪機運行產生的能源消耗問題，可以通過定、滑、定方式進行處理。也就是在負荷較低的情況下，要想使鍋爐穩定運行，有效提高燃燒率，可以通過低水平調節方式進行定壓。在負荷較高的情況下，技術人員可以通過調節噴嘴方式轉變鍋爐的噴燃器，確保汽輪機組穩定運行。針對中間負荷運行情況，可以使用汽機的高調門閥，保證機組穩定運行。這種方式具有較強的適應能力，能夠在多種負荷變化下正常運行，不僅可以滿足一次調頻需求，還能夠降低節流損失。主汽壓力運行過程如果存在負荷較高的情況，可以適當提高主汽溫度，充分發揮加熱器作用，避免給水溫度不足。另外，凝汽器在運行中如果受多種因素影響出現除氧功能異常情況，會導致機組運行受阻。并且凝汽器水位超過標準范圍時，凝結水會淹沒換熱管，使得飽和狀態的凝結水長期處于冷卻狀態，最終由于溫度過低，使得機組產生大量能源消耗問題。通常溫度每下降1℃，能源消耗量就降低0.5%，所以維持正常的凝汽器水位至關重要。

針對汽輪機停機產生的能源消耗問題，需要采用滑參數停機方式解決，如此不僅能夠提高余熱利用率，也能夠降低鍋爐和其他設備的運行溫度，可以為檢修工作順利開展奠定基礎。

3.4 控制給水泵電能消耗情況

要想在保證給水泵穩定運行的同時降低電能消耗量，需要從以下方面入手：第一，在給水系統設計過程中，盡量減少異形件、彎頭或者閥門的使用量，這也是減小管道水流阻力的有效措施。第二，對給水壓力進行合理控制，保證出口壓力與鍋爐給水要求相一致。第三，對給水泵進行定期維護和管理，調整好給水泵的內部間隙，以此來提高給水泵運行水平。根據工作經驗總結來看，將給水泵之間的間隙控制在0.22～0.37mm，給水泵運行效率也會提高3%～4%左右。第四，引入先進的調速給水泵，當前大部分熱電廠使用的給水泵都能實現變頻運行目標，相對傳統給水泵而言，可以有效降低能源消耗量，實現節能降耗目標。第五，對給水泵再循環閥進行定期檢修和管理，避免受外界因素影響出現內漏問題。

4 結語

綜上所述，熱電廠在運行過程中，汽輪機發揮重要作用，能夠將熱量轉換為電能，但由于汽輪機運行環境復雜，加上內部結構繁瑣，所以在運行和檢修過程中，容易受多種因素影響產生大量能耗，會在一定程度上增加熱電廠運行成本。對此，本文將結合工作經驗，采取行之有效的節能降耗措施對汽輪機進行改造，在保證其性能的同時減少熱電廠成本支出，促進熱電廠可持續發展。