論火力發(fā)電廠汽輪機的優(yōu)化運行

【摘要】作為能源轉化的重要基地，火力發(fā)電廠中包含很多系統(tǒng)以及設備，其中的每一項設備都有可能影響火力發(fā)電廠的經(jīng)濟效益，而火電機組中最重要的一項部件即為汽輪機，其對電廠運行的經(jīng)濟性以及安全性都具有非常關鍵的作用。本文首先介紹了火力發(fā)電廠汽輪機的基本特點以及工作原理，然后分析了我國火力發(fā)電廠汽輪機的運行現(xiàn)狀，并提出了汽輪機運行的優(yōu)化措施，希望能夠以此促進火力發(fā)電廠汽輪機的優(yōu)化運行，從而提高發(fā)電廠運行的經(jīng)濟性以及安全性，促進火力發(fā)電廠的可持續(xù)發(fā)展。

【關鍵詞】火力發(fā)電廠；汽輪機；運行；經(jīng)濟效益

最近幾年，國民經(jīng)濟發(fā)展尤為迅速，社會電力需求不斷提高。而從整體上來看，我國電力結構正發(fā)生著顯著變化，電網(wǎng)負荷在白天和夜晚之間的差值也日趨明顯，這對火力發(fā)電廠當中的汽輪機組運行時間產(chǎn)生可一定的影響，應使其與電網(wǎng)調峰相適應。但是，目前我國運行的汽輪機組為大容量的，其設計原理為基本負荷。當前，運行狀況為變負荷與啟停頻發(fā)。因此，在安全性和熱經(jīng)濟性上，汽輪機顯著不如之前。所以，為了使其運行安全性能得到保障，當前發(fā)電企業(yè)的重點課題應為不斷優(yōu)化目前火力發(fā)電廠的汽輪機，以期實現(xiàn)節(jié)能增效的作用。

一、火力發(fā)電廠汽輪機概述

（一）汽輪機的基本特點

在火力發(fā)電廠，汽輪機的工質為蒸汽，其機械能是由熱能轉化來的。故，發(fā)電機發(fā)電所需的機械能是源自于蒸汽。目前，在火力發(fā)電廠中，有兩大主機屬于三大主要設備當中的成員。以下幾點為汽輪機的主要特征：第一，汽輪機具有高熱效率，尤其是凝氣式汽輪機組及供熱機組，二者的綜合熱效率分別為40%和80%；第二，由于汽輪機屬于回旋的范疇，可以連續(xù)不斷地開展工作，因而，其單機功率比較大；第三，汽輪機機組運行平穩(wěn)，極少發(fā)生事故。為了提高汽輪機的利用率，在一般狀況下，三年進行一次大修；第四，汽輪機具有較高的熱經(jīng)濟性，其可使用各種廉價材料[1]。

（二）工作原理

汽輪機屬于一種旋轉機械，其作功的實現(xiàn)是通過蒸汽產(chǎn)生的熱能來完成的，所以，其主要工作原理是將熱能向機械能轉換，而其中主要包括兩個基本原理，第一個基本原理即為沖動作用原理；第二個基本原理為反動作用原理。

（1）沖動作用原理主要為：在汽輪機中，蒸汽從噴嘴中流出來，在經(jīng)動葉汽道時，蒸汽就會改變其流動方向，對葉片進行沖動，并使葉輪轉動，形成機械功。（2）反動作用原理主要為：在汽輪機中，蒸汽流至動葉片，形成汽道內膨脹，并且會不斷的加速，汽流就會對動葉坐出反動力，而使葉輪轉動，形成機械功。第一種工作原理的主要特征是蒸汽在動葉汽道內，只改變方向而不加速。第二種工作原理的主要特征是蒸汽在動葉汽道內不僅會改變方向，而且還會不斷的加快速度。

二、我國火力發(fā)電廠汽輪機的運行現(xiàn)狀

20世紀50年代，我國開始正式運用火力發(fā)電廠汽輪機。發(fā)展至二十世紀六七十年代，各汽輪機廠都紛紛開始研制燃氣輪機。但是，由于后來我國調整了能源結構，天然氣投入不足，從而增大了燃氣輪機研制的成本。直到最近十年，我國才在一定程度上調整了能源戰(zhàn)略，燃氣輪機的研制也重新起步，并在短時間內以較快的速度發(fā)展起來。而且，汽輪機國產(chǎn)化的實現(xiàn)主要是源于采用市場換技術的形式。最近幾年，很多火力發(fā)電廠的運行機組均開始老化[2]。為了提高設備的精密把脈率，強化狀態(tài)監(jiān)測，很多火力發(fā)電廠開始利用績效管理系統(tǒng)來對機組進行檢修，以杜絕各種因設備故障而引起的突發(fā)情況，不能使汽輪機機組“帶病工作”，應及時解決其中存在的安全隱患，從而保證火力發(fā)電廠汽輪機機組能夠安全、穩(wěn)定的運行。

三、火力發(fā)電廠汽輪機的運行優(yōu)化

（一）給水泵的優(yōu)化

原本，電動給水泵是以定速給水泵來運行的，主要依靠于是調節(jié)鍋爐給水的閥門。的確，必須承認此種方式具有明顯的缺陷，即當機組向低負荷運行之際，閥門帶來比較嚴重的節(jié)流損失。因此，應該對變速給水泵進行進一步的優(yōu)化與完善。其主要實現(xiàn)途徑是通過變動轉速以及平移泵的曲線來完成。采用此種形式的水泵明顯要優(yōu)越于速給水泵。其主要優(yōu)勢是積水流量無需通過給水調節(jié)閥來改變，尤其是運行至低負荷之際，可以獲得明顯的節(jié)能效果，而且，采用此種方式，還能改善氣動泵組運行的經(jīng)濟性能。

（二）回熱加熱器的優(yōu)化

實際上，正常運行回熱加熱器對火電機組具有重要的意義，相比原系統(tǒng)來說，新系統(tǒng)的工作效率明顯要高。而就能級來看，汽輪機的各級抽汽均是具有差別的。在此種狀況下，抽汽壓力越高，則此級抽汽返回汽輪機時將或作出更多的功。相應地，其能力和能級均將增高。汽輪機可利用其回熱系統(tǒng)，使其在汽油機內的做功效率得到一定程度的增強。由此產(chǎn)生的影響主要包括以下幾點：第一，加熱器的上端差的變化；第二，加熱器的下端差的變化；第三，抽汽壓損的變化。而優(yōu)化后的新系統(tǒng)，則能使汽輪機能更好地運行，并將其可能存在的個體差設計在合理范圍內[3]。

（三）汽輪機背壓的優(yōu)化

背壓屬于排汽壓力（汽輪機的），背壓一旦發(fā)生變化，即將影響汽輪機組的各種參數(shù)，尤其是機組的熱損耗及機組出力，與此同時，還會在一定程度上影響這整個機組的煤耗量。背壓參數(shù)值主要由以下三個參數(shù)決定：第一，機組負荷；第二，循環(huán)水溫度；第三，流量所。為了使背壓值增加和循環(huán)水泵耗能增加之間的關系能更加確定，可應運用機組凈出力法于優(yōu)化實驗當中。主要要過程即在不同的負荷下，使凝汽器的背壓值發(fā)生改變，并對機組所增加的功率進行測量，并以目前循環(huán)水泵耗能情況為基礎，得出最佳的汽輪機組的背壓。

（四）凝汽器真空抽氣系統(tǒng)的優(yōu)化

在火電機組中，有一個非常主要的組成部分，即為凝汽器真空抽氣系統(tǒng)。該系統(tǒng)會在極大程度上影響著火電機組的常規(guī)運行。在原系統(tǒng)當中，經(jīng)常會發(fā)生設備故障的情況，而且，如果真空系統(tǒng)漏出了較多氣體的時候，就會造成水環(huán)真空泵超載，從而嚴重損壞機組。因此，切實提高機組的運動性能才采用凝結器內部真空來實現(xiàn)。系統(tǒng)在獲得優(yōu)化以后，會具有各種優(yōu)勢，例如電廠熱力循環(huán)效率會大大提高等等，所以凝汽器真空抽氣系統(tǒng)開始被廣泛的運用于實踐當中。

（五）循環(huán)水泵匹配方式的優(yōu)化

汽輪機組凝汽器在以下幾方面需特定：1.冷卻面積；2.清潔度；3.嚴密性。在某一負荷條件下，凝汽器壓力的獲取與循環(huán)水的溫度和流量有重大關系。如果循環(huán)水的溫度不同，那么其流量也將會出現(xiàn)一定的差別，對于循環(huán)水泵的運行也起到了一定程度的決定作用[4]。故在開展優(yōu)化實驗之際，應將循環(huán)水泵及葉片的角度進行調整，接著，再測量循環(huán)水泵的流量和功耗，以實現(xiàn)循環(huán)水泵的最佳配置。

四、結語

總的來說，我國擁有非常大的能源需求，而且這需求還在不斷的增大。因而，目前我國電力行業(yè)亟待解決的問題是采用高效的能源來發(fā)電。當前，我國發(fā)電主要是采用火力的方式，在成本上，造成了一定的浪費現(xiàn)象。所以，應該不斷的完善與優(yōu)化當前的發(fā)電方式，并提高資源的使用率，減少污染物的排放，從而實現(xiàn)節(jié)能減排、綠色環(huán)保。當前，我國政府部門開始對增容后的調度容量進行批復與認定，電價政策以物價部出臺的標桿電價為準，積極改造發(fā)電技術，并深入落實節(jié)能減排工作。另外，應增強對火力發(fā)電廠的管理，實現(xiàn)國有資產(chǎn)的增值與保值，使節(jié)能減排機制能更好地服務于社會經(jīng)濟的發(fā)展。

參考文獻

[1]呂太，吳海波.汽輪機最佳運行工況的經(jīng)濟性試驗分析[J].東北電力大學學報.2010，07（03）：36-37

[2]欒友.淺談火力發(fā)電廠汽輪機的優(yōu)化運行[J].黑龍江科學，2013，09（02）：90-92

[3]王吉勇.火力發(fā)電廠機組優(yōu)化運行與輔機節(jié)能改造研究[J].沿海企業(yè)與科技，2010，04（09）：102-103

[4]鄧甜甜.火力發(fā)電廠汽輪機的優(yōu)化運行思考[J].科技創(chuàng)新導報，2013，09（06）：59-60