論汽輪機(jī)在運(yùn)行中如何節(jié)約能源

高建春

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展，人們對(duì)電力的需求也逐漸增多，但是由于我國(guó)資源有限，節(jié)能降耗成為電力業(yè)內(nèi)關(guān)注的最主要問(wèn)題。文章主要研究熱電廠中的汽輪機(jī)運(yùn)行，通過(guò)分析汽輪機(jī)運(yùn)行機(jī)理等，研究如何使其在運(yùn)行中的能量耗損量降到最低，提出建設(shè)性意見(jiàn)和方案，達(dá)到電力行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；運(yùn)行管理；節(jié)能降耗

能源市場(chǎng)在日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中，熱電廠之間的競(jìng)爭(zhēng)也愈演愈烈，如何提高經(jīng)濟(jì)效益，便成為熱電廠急需解決的主要問(wèn)題之一。熱電廠的運(yùn)作是一個(gè)化學(xué)能轉(zhuǎn)化成熱能和電能的過(guò)程，在此過(guò)程中，會(huì)有大量的能量消耗，節(jié)能降耗是提高熱電廠整體效益的關(guān)鍵，而提高能源的轉(zhuǎn)換效率，則是熱電廠節(jié)能的主要手段。在電廠的運(yùn)作中，汽輪機(jī)發(fā)揮了重要的作用，同時(shí)汽輪機(jī)的能源消耗也很大，因此本文從汽輪機(jī)的運(yùn)行著手，研究汽輪機(jī)在運(yùn)行中如何節(jié)約能源，減少損失，對(duì)熱電廠總體收益的增加有重要的作用。

1 汽輪機(jī)工作機(jī)理

1.1 汽輪機(jī)運(yùn)行機(jī)理

汽輪機(jī)是能夠?qū)⒄羝麩崮苻D(zhuǎn)換為機(jī)械能，被應(yīng)用于拖動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。是火電和核電的主要設(shè)備之一，它運(yùn)行效率高、功率大、運(yùn)行較為平穩(wěn)、使用時(shí)間長(zhǎng)。它的工作原理為：蒸汽流在一定溫度和壓力情況下經(jīng)過(guò)穩(wěn)定的噴嘴，并在噴嘴中不斷擴(kuò)張，不斷消減蒸汽的壓力和溫度，提高其流動(dòng)速度，從而完成蒸汽熱能與動(dòng)能的轉(zhuǎn)換，汽輪機(jī)之所以會(huì)發(fā)出較大的功率，是源于其中不間斷的高速蒸汽流動(dòng)，蒸汽在單位面積中可以通過(guò)巨大的流量。也正是因?yàn)槠啓C(jī)的高效運(yùn)作，才導(dǎo)致其耗能較大。

1.2 汽輪機(jī)工作過(guò)程

蒸汽機(jī)的類別很多，按其運(yùn)行機(jī)理可分為：反動(dòng)力和沖動(dòng)式汽輪機(jī)；

2 汽輪機(jī)的能耗分析

2.1 汽輪機(jī)組能耗比較高

引起汽輪機(jī)組較高的能量消耗原因主要有兩方面：汽輪機(jī)本身的噴嘴室和外缸比較容易變形，軸的兩端汽封和隔板的汽封存在嚴(yán)重的漏氣現(xiàn)象，低壓缸出汽邊容易受水的腐蝕，熱力系統(tǒng)較容易發(fā)生泄漏狀況，汽輪機(jī)組本身就存在嚴(yán)重的泄漏現(xiàn)象；在機(jī)組的調(diào)整作業(yè)方面，過(guò)高的冷卻水溫度、較高的凝汽器真空、實(shí)際的運(yùn)作負(fù)荷和相應(yīng)的參數(shù)不完全對(duì)應(yīng)、沒(méi)有應(yīng)用優(yōu)化的運(yùn)行技術(shù)及方式，這些都會(huì)增加汽輪機(jī)的能量耗損，從而加大熱電廠的經(jīng)營(yíng)成本。

2.2 空氣冷凝器存在缺陷

凝汽器的膠球清洗裝置很多性能較容易受沙塵和風(fēng)的影響，沙塵會(huì)大量積聚在翅片管，從而使得翅片管的熱阻增加，凝汽器的傳輸熱量的性能惡化，引起機(jī)器通道的堵塞。在負(fù)風(fēng)壓地區(qū)，風(fēng)機(jī)吸入的空氣量相對(duì)較少，使得凝汽器中的熱氣不能夠順暢的流動(dòng)。另外，凝結(jié)水的溶氧超標(biāo)時(shí)，能夠加速設(shè)備和管道的腐蝕，凝汽器在冬季較容易出現(xiàn)流量不順暢和大量凝集問(wèn)題，嚴(yán)重影響汽輪機(jī)的運(yùn)行。

3 節(jié)能降耗措施

提高凝汽器的真空度可以降低汽耗、熱耗，提高汽輪發(fā)電機(jī)的運(yùn)作效率。具體節(jié)約能源和降低損耗的方法歸結(jié)如下。

3.1 保持凝汽器的最適宜真空

汽輪機(jī)最常用的凝汽器為表面式。維持凝汽器的最適宜真空，既可以提高機(jī)組的做功能力，又能夠減少燃料量，進(jìn)而讓機(jī)組更加經(jīng)濟(jì)的運(yùn)作。在機(jī)組正常運(yùn)作情況下，維持凝汽器最適宜的真空應(yīng)該采取以下措施：一是保持良好的嚴(yán)密性。保障兩周一次的嚴(yán)密性試驗(yàn)，包括漏水試驗(yàn)等。若在檢查中發(fā)現(xiàn)真空系統(tǒng)不夠嚴(yán)密，影響到機(jī)組的真空，應(yīng)該立即查找不嚴(yán)之處，進(jìn)行維修護(hù)理。二是對(duì)射水泵及時(shí)進(jìn)行作業(yè)維護(hù)，包括水位是否在正常范圍內(nèi)，水溫高低情況，若出現(xiàn)異常，及時(shí)換水，維持池水溫度不超過(guò)25℃。三是對(duì)水的品質(zhì)應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)督管理，及時(shí)對(duì)凝汽器進(jìn)行除垢，定期對(duì)膠球進(jìn)行清洗，從而提高凝汽器銅管的換熱效率。四是凝結(jié)水的水位要保持在正常水位范圍內(nèi)，凝結(jié)器空間隨著凝汽器水位的升高而減少，冷卻面積也隨之減少，凝汽器真空度下降。

3.2 適當(dāng)提高給水溫度

給水溫度與鍋爐燃料量變化和鍋爐燃燒有著緊密的聯(lián)系，若是給水溫度低，鍋爐供電煤的損耗會(huì)增加，同時(shí)排煙的熱能也會(huì)加大，熱消耗會(huì)同時(shí)增大，從而減小鍋爐效率。要對(duì)加熱裝置充分利用，來(lái)提高給水的溫度。經(jīng)大體估算，給水溫度每提高1 ℃，電廠的耗煤率就會(huì)減小0.2%左右。提高給水的詳細(xì)措施如表2所示。

3.3 合理管理高壓調(diào)門

機(jī)組運(yùn)行要求盡量減少調(diào)節(jié)閥門的節(jié)流損失，提高汽輪機(jī)的效率。通常閥門的節(jié)流損失在閥門接近全關(guān)或接近最大流量時(shí)達(dá)到最小。順序閥門控制方式下，只有一個(gè)高壓調(diào)節(jié)閥進(jìn)行開(kāi)度調(diào)節(jié)，其余的閥門保持全開(kāi)或全關(guān)，這樣減少了節(jié)流損失，提高機(jī)組熱效率。經(jīng)過(guò)運(yùn)行計(jì)算得出，#3、4機(jī)組在120 W負(fù)荷以下是，目標(biāo)值設(shè)為114，#1、2高壓調(diào)門全開(kāi)，#4高壓調(diào)門全關(guān)，由#3高壓調(diào)門來(lái)調(diào)節(jié)；負(fù)在120 W以上，目標(biāo)值設(shè)為120，#1、2、3高壓調(diào)門全開(kāi)，由#4高壓調(diào)門來(lái)調(diào)節(jié)?？梢赃_(dá)到減少節(jié)流損失，提高機(jī)組效率。

3.4 汽輪機(jī)運(yùn)作及停止

一是汽輪機(jī)的運(yùn)作。汽輪機(jī)的運(yùn)行方式為定-滑-定，在比較低的負(fù)荷下為了保障給水泵軸臨界轉(zhuǎn)速的限制、燃燒的平穩(wěn)性、鍋爐中水的循環(huán)情況，從而應(yīng)用低水平的定壓調(diào)節(jié)；噴嘴調(diào)解則應(yīng)用于高負(fù)荷區(qū)域，為了保障高效率的機(jī)組選擇使用變換通流面積的措施；在中間區(qū)域的壓力區(qū)應(yīng)用一個(gè)或兩個(gè)現(xiàn)來(lái)調(diào)整汽門閉合處于滑動(dòng)和壓力的工作情形，與此同時(shí)加減負(fù)荷則是靠鍋爐調(diào)整壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)。汽輪機(jī)的此種運(yùn)行方式能夠很好的適應(yīng)負(fù)荷的改變，可以提供機(jī)組一次調(diào)頻的需求，這種方式之所以可以減少節(jié)流的耗損，是因?yàn)閮H有一個(gè)調(diào)節(jié)汽門沒(méi)有完全開(kāi)啟。汽輪機(jī)在較高壓力工作時(shí)，應(yīng)該合理范圍內(nèi)提高主汽壓力和溫度，從而為加熱器有較高的利用率做出保障，加熱器水位也應(yīng)該在合理范圍內(nèi)做出調(diào)整，降低加熱器兩端的差距來(lái)提高給水溫度。凝汽器本身除氧能力下降也是影響機(jī)組效率的關(guān)鍵因素。有些鈦管完全處于凝結(jié)水中，是由于凝汽器中存在過(guò)高的凝結(jié)水，凝結(jié)水在持續(xù)冷卻過(guò)程中造成超冷狀態(tài)，從而增加機(jī)組冷卻的源頭損失，據(jù)統(tǒng)計(jì)大約1℃過(guò)冷減少對(duì)應(yīng)0.5%的機(jī)組熱耗率降低。因此，維持正常的凝汽器水位，對(duì)汽輪機(jī)的運(yùn)行調(diào)整起到非常重要的作用。二是汽輪機(jī)的停止。汽輪機(jī)采用滑參數(shù)用來(lái)正常停機(jī)或是非計(jì)劃停機(jī)，不僅能夠完全利用鍋爐的剩余熱量發(fā)電，又能夠使汽輪機(jī)和鍋爐裝置的溫度降低，有助于對(duì)裝置進(jìn)行檢修。

4 結(jié)語(yǔ)

節(jié)能降耗在熱電廠運(yùn)作中起到關(guān)鍵的作用，能夠提高資源利用率，減少企業(yè)成本，降低對(duì)空氣的污染程度，實(shí)現(xiàn)熱電廠能源的可持續(xù)性發(fā)展，是一種全新的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式。熱電廠的汽輪機(jī)實(shí)行節(jié)能降耗后能夠大大提高本廠的各項(xiàng)收益，促進(jìn)電廠的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，汽輪機(jī)的節(jié)能降耗措施主要有保持凝汽器的最適宜真空、適當(dāng)提高給水溫度、汽輪機(jī)的運(yùn)行管理等。由于節(jié)約能源和降低損耗方案有多種，不僅僅對(duì)于汽輪機(jī)工作方面的調(diào)整和改進(jìn)，要定期對(duì)熱電廠中所有的機(jī)器進(jìn)行維護(hù)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，避免能量耗損，降低發(fā)電成本，為企業(yè)創(chuàng)造更加客觀的效益。

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