淺析火電廠汽輪機(jī)運(yùn)行及優(yōu)化

王學(xué)文++馮金剛

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)和社會的快速發(fā)展，各行各業(yè)對電能的需求量不斷增加，電廠作為電能的生產(chǎn)企業(yè)，在當(dāng)前能源需求不斷緊張的情況下，需要不斷的提升自身的生產(chǎn)效率，對機(jī)組和設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化、改造，從而達(dá)到高效、節(jié)能的目的。汽輪機(jī)作為電廠非常重要的設(shè)備之一，在電廠運(yùn)營過程中處于常期的運(yùn)行狀態(tài)下，屬于高能耗設(shè)備，所以需要加快對汽輪機(jī)運(yùn)行和優(yōu)化的力度，從而提高汽輪機(jī)的生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：火電廠 汽輪機(jī) 原理 結(jié)構(gòu) 優(yōu)化運(yùn)行

中圖分類號：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-098X（2014）06（a）-0074-01

1 火電廠汽輪機(jī)的工作原理

汽輪機(jī)作為火力發(fā)電廠運(yùn)行中重要的設(shè)備，其屬于旋轉(zhuǎn)式動力機(jī)械，可以將鍋爐傳遞過來的蒸汽經(jīng)過環(huán)形配置的噴嘴和動葉，從而使蒸汽的熱能接化為機(jī)械能。在汽輪機(jī)工作中，以不同形式進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)化，則運(yùn)行時的工作原理也各不相同。如果按照汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)不同可將汽輪機(jī)分為單級汽輪機(jī)和多級汽輪機(jī)。

汽輪機(jī)的級通常會根據(jù)蒸汽能量值在汽輪機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的方式來將其分為三種，即速度級、沖動級及反動級。速度級通常情況下是利用兩列動葉，然后對蒸汽在噴嘴處膨脹的動能分幾次來進(jìn)行利用；沖動級是指蒸汽在噴嘴處膨脹的速度來使噴嘴流道截面積逐漸減小，從而使蒸汽的流動速度加快。而反動級則是蒸汽在動葉和靜葉的流道中發(fā)生膨脹，從而導(dǎo)致蒸汽在動葉的流道中速度加快，流動性能提高。如果從做功能力進(jìn)行比較，則在相同條件下，雙列速度級會6～8個反動級或3～4個沖級的做功能力是相等的。所以在機(jī)組中不建議采用多級汽輪機(jī)的情況下，則在蒸汽的等熵焓降大于一般的沖動級或反動級所能有效利用的限度時采用一個速度級，這是最佳的策略，不僅高效而且實(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目的。

對于等熵焓降的利用，在單級汽輪機(jī)上所能利用的較少，通常情況下為了實(shí)現(xiàn)對熵焓降的有效利用，則宜采用多級汽輪機(jī)。而且多級汽輪機(jī)在工作中具有顯著的特點(diǎn)，首先即是其在上級的余速損失可以在下一級中再一次得到有效的利用，達(dá)到降能的目的，其次是運(yùn)行時各級等熵焓降之各大于整個汽輪機(jī)的等熵焓降，而且兩者之間的比值大于1。所以在實(shí)際運(yùn)行中，多級汽輪機(jī)總的內(nèi)效率與各級平均內(nèi)效率相比是具有一定優(yōu)勢的。

2 火力發(fā)電廠汽輪機(jī)運(yùn)行現(xiàn)狀

汽輪機(jī)組的運(yùn)行效率和運(yùn)行時的經(jīng)濟(jì)性能，通過汽輪機(jī)組的設(shè)計、制造和安裝都有一定的改善作用，但在實(shí)際汽輪機(jī)組運(yùn)行時，則存在著諸多問題使機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性受到影響。汽輪機(jī)組運(yùn)行時如果各項(xiàng)指標(biāo)都處于額定的范圍內(nèi)，則不會對機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來較大的影響，一旦各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)都高于額定的參數(shù)，則會給機(jī)組的運(yùn)行帶來安全隱患，如回?zé)峒訜崞鳌⑸釗p失和給水部分旁路漏流等，都無法滿足機(jī)組正常的運(yùn)行要求。因?yàn)楫?dāng)回?zé)峒訜崞鞒霈F(xiàn)問題時，極易導(dǎo)致事故的發(fā)生，而旁路門關(guān)閉不嚴(yán)時還會導(dǎo)致泄漏，使加熱器進(jìn)水時會走旁路，有效的降低了機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性能。而當(dāng)加熱器上端差增大時，出水的溫度則會降低，從而使本級的抽汽量銳減，而高一級的抽汽量則會增加。而當(dāng)加熱器下端差增大時，情況則會相反。而切除加熱器后，水泵的給水溫度則會與正常給水溫度存在著較大的差距，這樣就會導(dǎo)致循環(huán)時平均吸熱溫度降低，從而降低循環(huán)效率。對于加熱器旁路泄漏的問題，如果泄漏量較大，則所給運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性帶來的影響也較大。目前很多加熱器進(jìn)行疏水時都會采用疏水泵來進(jìn)行切換，這就需要準(zhǔn)備備用的疏水泵，否則當(dāng)疏水泵發(fā)生故障時，則會導(dǎo)致疏水直接排入到凝汽器內(nèi)，導(dǎo)致故障的發(fā)生，使機(jī)組無法正常運(yùn)行。

3 火力發(fā)電廠汽輪機(jī)運(yùn)行優(yōu)化

3.1 回?zé)峒訜崞鞯膬?yōu)化

回?zé)峒訜崞骰痣姍C(jī)組的正常運(yùn)行有著重要作用，新型的系統(tǒng)較之原有系統(tǒng)有著更高的效率。優(yōu)化的汽輪機(jī)的各級抽汽存在能級的差別。這種情況下，只要抽汽的壓力越高那么改級抽汽返回汽輪機(jī)時做的功就會越多。能力就越強(qiáng)，能級也就會越高。汽輪機(jī)的回?zé)嵯到y(tǒng)可以增強(qiáng)抽汽在汽油機(jī)內(nèi)的做功效率.其影響主要表現(xiàn)在加熱器的上端差、下端差和抽汽壓損的變化上。新型的優(yōu)化系統(tǒng)能夠是汽輪機(jī)更加優(yōu)化的運(yùn)行，因?yàn)槠鋼碛幸粋€端差的盡可能的接近設(shè)計值的合理的運(yùn)行范圍。

3.2 給水泵的優(yōu)化

電動給水泵原有的運(yùn)行方式是定速給水泵方式，定速給水泵的運(yùn)行依靠的是鍋爐給水閥門的調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)方式的缺點(diǎn)就是當(dāng)機(jī)組運(yùn)行于低負(fù)荷時，閥門的節(jié)流損失比較的大。而優(yōu)化的變速給水泵的特點(diǎn)就是依靠變動轉(zhuǎn)速、平移泵的特性曲線來實(shí)現(xiàn)的，這種給水泵相對于定速給水泵來說有著非常明顯的優(yōu)勢，其優(yōu)點(diǎn)在于不用給水調(diào)節(jié)閥改變給水流量，特別是在低負(fù)荷運(yùn)行時，其節(jié)能的效果非常的顯著，同時這種方式可以有效的改善氣動泵組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。因我廠使用的是電動液力耦合式給水泵，出于綜合考慮，未進(jìn)行變頻優(yōu)化。但對兩臺機(jī)組的4臺凝結(jié)泵進(jìn)行了變頻優(yōu)化，一臺機(jī)的兩臺凝結(jié)泵使用一組變頻設(shè)備，通常一臺變頻運(yùn)行，另一臺工頻備用，運(yùn)行泵遇有故障，可以立即工頻啟動備用泵，既不影響機(jī)組安全運(yùn)行，又降低了優(yōu)化成本。經(jīng)長期運(yùn)行觀察，節(jié)能效果明顯。

3.3 凝汽器真空抽氣系統(tǒng)的優(yōu)化

凝汽器真空抽氣系統(tǒng)是火電機(jī)組的重要組成部分，凝汽器真空抽氣系統(tǒng)對火電機(jī)組正常的運(yùn)行有著重要的影響。原有的抽氣系統(tǒng)設(shè)備故障幾率比較的大，同時當(dāng)真空系統(tǒng)漏氣量比較的大時，會在一定程度上出現(xiàn)水環(huán)真空泵過載的現(xiàn)象，使機(jī)組遭到破壞。通過使凝結(jié)器內(nèi)部保持真空的狀態(tài)的優(yōu)化方法來有效的提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行性能。優(yōu)化的系統(tǒng)由于具有提高電廠熱力循環(huán)效率等各種特點(diǎn)，因此也得到了比較廣泛的應(yīng)用。

3.4 軸封系統(tǒng)的優(yōu)化

汽輪機(jī)的軸端汽封又叫汽輪機(jī)軸封，其作用是防止外界空氣進(jìn)入汽輪機(jī)，與汽輪機(jī)內(nèi)的蒸汽混合，減小蒸汽泄漏量，從而減小化學(xué)補(bǔ)水量和防止高能位的工作介質(zhì)向低能位流動。作為汽輪機(jī)的易損件和必備部件，汽輪機(jī)的軸封的漏汽損失約占內(nèi)部損失的1/3左右。近年隨著汽輪機(jī)密封技術(shù)的不斷發(fā)展，汽輪機(jī)運(yùn)行的安全可靠性和機(jī)組熱效率都得到相應(yīng)改善，有效的提高機(jī)組熱效率，減小燃料耗量，改善了電廠的經(jīng)濟(jì)性。

4 結(jié)語

近年來，我國對能源的需求量不斷增加，而且全世界都面臨著能源緊缺的問題，所以高效利用能源已成為各行業(yè)迫切需要解決的重要問題?；痣姀S作為我國電早的發(fā)電模式，在我國發(fā)電行業(yè)中占有極其重要的位置，但目前我國火力發(fā)電的成本還相對較高，所以為了更好的滿足國家能源戰(zhàn)略和環(huán)境保護(hù)的要求，則需要對火力發(fā)電的汽輪機(jī)組進(jìn)行不斷優(yōu)化，從而提高汽輪機(jī)運(yùn)行的效率，增加運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，實(shí)現(xiàn)火電廠運(yùn)行的節(jié)能、增效目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 馬曉芳.汽輪機(jī)運(yùn)行時經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的研究[J].電站系統(tǒng)工程，2002（6）.

[2] 劉成龍.談火電廠汽輪機(jī)低真空運(yùn)行的原因及對策[J].黑龍江科技信息，2013（34）.

[3] 方慶海.火電機(jī)組節(jié)能潛力診斷方法研究與應(yīng)用[J].動力工程，2011（11）.endprint