1000MW火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組節(jié)能降耗研究

薛鈞贏

國(guó)華徐州發(fā)電有限公司

1000MW火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組節(jié)能降耗研究

薛鈞贏

國(guó)華徐州發(fā)電有限公司

國(guó)家多部門聯(lián)合頒布的《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃》(發(fā)改能源[2014]2093號(hào))中指出：到2020年，所有在服役的燃煤發(fā)電機(jī)其能耗不得超過(guò)310g/kW·h，其中發(fā)電量在60kW·h及之上的機(jī)組能耗不能超過(guò)300g/kW·h，其他低發(fā)電量機(jī)組經(jīng)過(guò)改良后均可達(dá)到大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。為確保這一目標(biāo)的達(dá)成，對(duì)機(jī)組整機(jī)性能進(jìn)行測(cè)試和診斷，找出節(jié)能突破口，尋找對(duì)比相關(guān)改造技術(shù)，使技術(shù)改造適當(dāng)領(lǐng)先，投資經(jīng)濟(jì)合理，最終選擇最優(yōu)改造方案是非常必要和迫切的。

1000MW；火力發(fā)電廠；汽輪機(jī)；節(jié)能降耗

1 火力發(fā)電廠汽輪機(jī)節(jié)能降耗的可行性

1.1 技術(shù)方面

早在20世紀(jì)末，我國(guó)就對(duì)老式汽輪機(jī)開(kāi)展了一系列的技術(shù)改革。歷經(jīng)多年的實(shí)踐，我國(guó)在汽輪機(jī)節(jié)能方面的革新已取得了很大的成就。經(jīng)過(guò)技術(shù)改造之后的汽輪機(jī)不但可以有效降低能耗，同時(shí)還能夠有效地提升熱效率，提高能源的轉(zhuǎn)換率，而且還可以有效提升汽輪機(jī)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性。因此，目前我國(guó)已充分具備對(duì)汽輪機(jī)實(shí)行技術(shù)改造與技術(shù)節(jié)能的基本條件。

1.2 經(jīng)濟(jì)方面

在對(duì)火電廠的汽輪機(jī)實(shí)施技術(shù)革新以前，必須要首先了解技術(shù)革新后的成本收益，從而盡量避免為實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的而投入太多成本現(xiàn)象的發(fā)生。通過(guò)大量的革新成功案例分析可知，與對(duì)現(xiàn)有汽輪機(jī)實(shí)施改造花費(fèi)的成本相比，購(gòu)買新式汽輪機(jī)所花費(fèi)的成本要高出很多，并且經(jīng)過(guò)一系列的改造后，可以大大降低汽輪機(jī)的能耗量，同時(shí)不會(huì)影響到火力發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

2 火力發(fā)電廠汽輪機(jī)能耗高的原因

2.1 水冷凝汽器存在的問(wèn)題

凝汽器在發(fā)電機(jī)組中具有非常重要的地位和作用，如果凝汽器出現(xiàn)問(wèn)題勢(shì)必也會(huì)影響汽輪機(jī)組的運(yùn)行效率和耗能量，一般情況下，其經(jīng)常存在以下幾點(diǎn)問(wèn)題：1.冷卻水水質(zhì)較差，含有一定量的雜質(zhì)，這極易導(dǎo)致凝汽器鋼管壁上發(fā)生結(jié)垢現(xiàn)象，從而影響汽輪機(jī)的排氣換熱運(yùn)行效率。2.耗水量比較大，在水冷凝汽器發(fā)電機(jī)組中，大約有超過(guò)90%的耗水量是在冷卻塔內(nèi)被蒸發(fā)掉的，而蒸發(fā)這些水又消耗了許多熱量，所以說(shuō)資源和能量浪費(fèi)的問(wèn)題較為嚴(yán)重。3.凝汽器泄漏問(wèn)題，如果凝汽器發(fā)生泄露，則會(huì)導(dǎo)致一部分冷卻水進(jìn)入鍋爐中，從而使得給水質(zhì)量變差、汽水的品質(zhì)也由此超出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，比如說(shuō)鹽分超標(biāo)、酸性增加等等。此外，當(dāng)調(diào)節(jié)汽門和主自動(dòng)汽門嚴(yán)重積垢時(shí)，會(huì)發(fā)生卡澀問(wèn)題，從而導(dǎo)致機(jī)組超速。

2.2 汽輪機(jī)本體方面

在進(jìn)行上述機(jī)組的診斷試驗(yàn)中，工作人員發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題：汽輪機(jī)各氣缸均無(wú)法實(shí)現(xiàn)內(nèi)效率的達(dá)標(biāo)，其中尤以低壓缸最為明顯；汽輪機(jī)通流時(shí)的溫度與壓力值相對(duì)較高；軸端、平衡盤及各級(jí)通流汽封性不佳。得出了該機(jī)組在額定參數(shù)和1000MW銘牌功率下，熱耗率和設(shè)計(jì)值存在一定的差距，也就是汽輪機(jī)本體的一個(gè)重要性能指標(biāo)——汽輪機(jī)缸效率低，對(duì)整個(gè)機(jī)組的煤耗造成了極大影響。

2.3 熱力系統(tǒng)方面

熱力系統(tǒng)與輔助設(shè)施存有的故障不僅會(huì)威脅機(jī)組運(yùn)行安全，還會(huì)影響其經(jīng)濟(jì)效益的充分發(fā)揮。其主要問(wèn)題可歸納如下：一是冷卻端設(shè)備配置不齊，凝汽器真空度不足；二是回?zé)嵯到y(tǒng)存在加熱差值大、加熱器運(yùn)行水文異常；三是疏水系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，閥門內(nèi)漏明顯；四是熱力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，冗余過(guò)多，易出現(xiàn)內(nèi)漏事故。

3 完善1000MW火力發(fā)電廠汽輪機(jī)節(jié)能降耗

3.1 降低冷卻水溫

在開(kāi)式循環(huán)系統(tǒng)當(dāng)中，外界的自然條件會(huì)直接決定冷卻水的溫度。然而在閉式循環(huán)系統(tǒng)中，影響冷卻水溫度的因素不僅包括自然條件，同時(shí)還要受到設(shè)備運(yùn)行情況的影響。所以，為了能夠定期、有效地檢查循環(huán)水的水質(zhì)，要深入分析實(shí)際情況，必要時(shí)可以加入一定的藥品。在冷卻水塔運(yùn)行過(guò)程中遇到障礙的時(shí)候，其出水口的溫度會(huì)大大提升，必須要嚴(yán)格制定與充分貫徹落實(shí)維護(hù)責(zé)任制，要定期檢查水塔內(nèi)部的填料、噴嘴以及排水槽的運(yùn)行情況，從而有效防止發(fā)生局部阻塞而對(duì)冷卻效率所產(chǎn)生的不良影響。

3.2 汽輪機(jī)組本體優(yōu)化

1)安裝質(zhì)量：在安裝質(zhì)量方面主要體現(xiàn)在通流部分的間隙。電廠對(duì)這部分應(yīng)該要重視，通過(guò)檢修調(diào)整是可以得到改善的。

2)葉片改進(jìn)。各級(jí)動(dòng)靜葉片均選擇新型高效變截面扭曲型葉片，以便于降低二次流損失，提升熱效率；低壓次末級(jí)拉筋型動(dòng)葉更換為整圈自鎖阻尼型長(zhǎng)葉片，以更好地保障末級(jí)葉片的運(yùn)行安全。

3)汽封結(jié)構(gòu)改進(jìn)。將高壓葉片頂部?jī)升X平汽封形式更改為四齒高低齒汽封，以降低漏氣損失；對(duì)低壓末級(jí)及次末級(jí)動(dòng)葉頂部增設(shè)汽封，并縮小動(dòng)葉頂部間隔，縮減漏氣量的同時(shí)提升各級(jí)效率。

4)缸體改進(jìn)。對(duì)各級(jí)內(nèi)缸及靜葉持續(xù)實(shí)施優(yōu)化改進(jìn)，以提升各缸工作效率；對(duì)高壓進(jìn)氣管實(shí)施彈性密封改造，增加密封環(huán)數(shù)量，以便減小漏氣損失。

5)調(diào)節(jié)級(jí)改進(jìn)。選用高效平衡動(dòng)葉并改良動(dòng)葉圍帶結(jié)構(gòu)，增多葉頂汽封齒數(shù)量，降低漏氣損失；靜葉選用子午端壁型線，降低二次損失。

3.3 保證凝汽機(jī)處于最佳真空狀態(tài)

凝汽機(jī)作為汽輪機(jī)組的重要組成部分，其主要負(fù)責(zé)將汽輪機(jī)的排汽冷卻凝結(jié)成水，從而產(chǎn)生高度的真空，促使進(jìn)入汽輪機(jī)內(nèi)部的蒸汽發(fā)生膨脹直至低于大氣壓，以此來(lái)增加做功。所以，為了達(dá)到汽輪機(jī)組節(jié)能降耗的目的，我們必須保證凝汽器處于最佳的真空狀態(tài)。具體措施有以下幾點(diǎn)：1.定期清洗冷卻面，確保具備良好的傳熱效果。2.科學(xué)降低凝汽器的熱負(fù)荷，以此提升其熱效率，可以在凝汽器喉部添加霧化式噴頭，有效吸收部分凝汽器凝結(jié)熱。

總的來(lái)說(shuō)，火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組節(jié)能降耗是一項(xiàng)綜合性、專業(yè)性和系統(tǒng)性都比較強(qiáng)的管理工程，想要達(dá)成節(jié)能降耗的目標(biāo)首先應(yīng)充分了解汽輪機(jī)組的構(gòu)造、工作原理及整個(gè)發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行原理，然后對(duì)汽輪機(jī)組各組成部分對(duì)耗能量的影響展開(kāi)分析，最后通過(guò)排除故障、消除不利影響、加強(qiáng)管理等措施來(lái)提升汽輪機(jī)組運(yùn)行效率。

[1]敖中流.火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組節(jié)能降耗措施探討[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2013，18：100-101.

[2]張輝.火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組節(jié)能降耗措施淺析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2014，19：155.

[3]趙向富.火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組的節(jié)能降耗措施研究[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2015，13：68-69.