研究火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組節(jié)能降耗措施

李華

（廣西桂能科技發(fā)展有限公司 廣西南寧 530000）

研究火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組節(jié)能降耗措施

李華

（廣西桂能科技發(fā)展有限公司 廣西南寧 530000）

能源作為推動(dòng)現(xiàn)代化社會(huì)進(jìn)步的重要因素之一，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，人們對(duì)能源的需要量越來(lái)越高，但是全球能源不滿足日益增長(zhǎng)的社會(huì)需要這一問(wèn)題日益凸顯，為了能夠有效地、充分地利用能源關(guān)鍵在于提高能源設(shè)備節(jié)能降耗的水平。我國(guó)作為世界煤炭生產(chǎn)消費(fèi)大國(guó)，其火力發(fā)電廠在二次能源生產(chǎn)利用的同時(shí)，還消耗了較多的一次能源，所以，本文研究火力發(fā)電廠機(jī)組的能源消耗情況，特別是對(duì)汽輪機(jī)組能源消耗的影響因素的分析，提出相應(yīng)的節(jié)能降耗措施，減少火力發(fā)電廠能源過(guò)度消耗，對(duì)我國(guó)走節(jié)能減排的可持續(xù)性發(fā)展道路有著至關(guān)重要的積極意義。

火力發(fā)電廠；汽輪機(jī)組；節(jié)能降耗

1 前言

近年來(lái)，隨著節(jié)能減排、走可持續(xù)發(fā)展道路的發(fā)展戰(zhàn)略的提出，我國(guó)十分重視火力發(fā)電廠現(xiàn)存機(jī)組的節(jié)能降耗改造，加大對(duì)符合節(jié)能減排要求的超超臨界機(jī)組的建設(shè)投資，繼而進(jìn)一步增強(qiáng)我國(guó)火力發(fā)電廠機(jī)組節(jié)能降耗的能力，為合理利用自然資源、保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境貢獻(xiàn)力量。所以，更深一步探究火力發(fā)電廠能源消耗的影響因素，特別是對(duì)1000MW汽輪機(jī)關(guān)于其熱經(jīng)濟(jì)性的研究，提出降低1000MW機(jī)組熱耗率以及其節(jié)能降耗的具體措施，確保整個(gè)火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組高效運(yùn)行，降低發(fā)電煤耗，有著一定的指導(dǎo)作用。

2 分析火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性

2.1 分析熱力系統(tǒng)能源消耗的主要影響因素

2.1.1 主蒸汽溫度T0和主蒸汽壓力P0

主蒸汽溫度T0的變化幅度對(duì)整個(gè)機(jī)組正常、安全運(yùn)行密切相關(guān)。適宜的蒸汽溫度變化與機(jī)組經(jīng)濟(jì)、正常運(yùn)作呈正相關(guān)性，但是過(guò)高的蒸汽溫度會(huì)導(dǎo)致處于高溫狀態(tài)的金屬?gòu)?qiáng)度下降，減少過(guò)熱器以及機(jī)組相關(guān)設(shè)備的使用時(shí)間，更嚴(yán)重的是極有可能引發(fā)過(guò)熱器出現(xiàn)爆管現(xiàn)象；相反，蒸汽溫度過(guò)低時(shí)，汽輪機(jī)組末端葉片的溫度會(huì)上升，加劇金屬材料表面與腐蝕流體沖刷的聯(lián)合作用，繼而引起材料局部的金屬腐蝕。這使得整個(gè)機(jī)組的熱耗量增高，熱力系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性下降。

主蒸汽壓力P0作為整個(gè)機(jī)組運(yùn)作過(guò)程中必須監(jiān)管的重要參數(shù)之一，其主蒸汽壓力的不合理變化對(duì)機(jī)組正常、安全運(yùn)行有較大的消極影響。蒸汽壓力過(guò)低時(shí)，蒸汽在汽輪機(jī)組中做功焓值降低量減少，繼而導(dǎo)致汽耗量增高；壓力過(guò)高時(shí)，會(huì)引發(fā)旁路、安全門動(dòng)作，導(dǎo)致整個(gè)熱力系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)性下降。

2.1.2 排汽壓力Pc

排氣壓力作為汽輪機(jī)組降低能源消耗、提高熱經(jīng)濟(jì)性的影響因素之一，其壓力大小和環(huán)境溫度、機(jī)組荷載、冷卻水量以及凝汽器的構(gòu)造性能有一定的直接關(guān)系。其中，環(huán)境溫度對(duì)冷卻水進(jìn)口溫度Twl產(chǎn)生一定影響，和機(jī)組荷載對(duì)應(yīng)的排汽量Dn與蒸汽放熱量影響冷卻水的溫度變化值。

2.1.3 給水溫度Tgs

給水溫度的波動(dòng)在影響鍋爐效率的同時(shí)還會(huì)影響著汽輪機(jī)組的循環(huán)效率。給水溫度的增高會(huì)促使鍋爐內(nèi)水的吸熱溫差下降，鍋爐效率降低；給水溫度的升高又會(huì)促使冷元損失量降低，汽輪機(jī)組的循環(huán)效率上升。所以，適宜的給水溫度對(duì)提高機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性有著促進(jìn)作用。

2.1.4 凝結(jié)水過(guò)冷度△Tc

凝結(jié)水過(guò)冷度是排汽壓力下的飽和水溫度與凝結(jié)水實(shí)際溫度的差值。存在一定量的過(guò)冷度會(huì)促使Ⅰ級(jí)加熱器有關(guān)的抽汽量升高，降低了最后一級(jí)抽汽口的蒸汽量，降低汽輪機(jī)組的做功率。一般情況下，凝結(jié)水過(guò)冷度應(yīng)當(dāng)不超過(guò)1.5℃。凝結(jié)水發(fā)生過(guò)冷卻現(xiàn)象，不但會(huì)促使水中含氧量升高繼而導(dǎo)致設(shè)備腐蝕，且凝結(jié)水自身具有的熱量被循環(huán)水消耗，對(duì)機(jī)組的正常、安全運(yùn)作產(chǎn)生一定影響。

2.1.5 汽輪機(jī)內(nèi)效率

通常情況下，以低中高壓缸效率的表現(xiàn)形式來(lái)表達(dá)汽輪機(jī)內(nèi)效率。設(shè)備設(shè)計(jì)及生產(chǎn)水平?jīng)Q定了缸效率的大小，且其大小與通流部分的清潔程度以及級(jí)間漏氣等影響因素有關(guān)。高壓缸效率由主汽門以及調(diào)門的壓力損失組成，所以其與控制調(diào)門的形式息息相關(guān)。大多數(shù)汽輪機(jī)配氣方式是選擇噴嘴以及節(jié)流兩種負(fù)荷方式，在汽輪機(jī)運(yùn)作過(guò)程中存在定壓、滑壓兩種運(yùn)作形式，采取定壓運(yùn)作時(shí)能夠保持額定主蒸汽相關(guān)參數(shù)的穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)有效的循環(huán)效率。采取滑壓運(yùn)作時(shí)，局部或者所有調(diào)門處于全開狀態(tài)，利用調(diào)節(jié)鍋爐出口的壓力來(lái)控制汽輪機(jī)進(jìn)汽量，其具有循環(huán)效率比較低、但不會(huì)出現(xiàn)調(diào)門節(jié)流損失的現(xiàn)象且高壓缸高效運(yùn)行等特點(diǎn)。

2.2 分析1000MW汽輪機(jī)的熱經(jīng)濟(jì)性

對(duì)于某電廠1000MW機(jī)組不同工況下熱經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行一定的分析，1000MW機(jī)組熱力系統(tǒng)圖如圖1所示。

圖1 1000MW機(jī)組熱力系統(tǒng)圖

對(duì)1000MW機(jī)組不同工況下的熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)進(jìn)行比較，不同工況下的參數(shù)指標(biāo)如表1所示。

表1 機(jī)組不同工況下熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的參數(shù)

由表1所知，機(jī)組在功率為1000MW的THA工況條件下，機(jī)組熱耗率最低，其熱經(jīng)濟(jì)性達(dá)到最優(yōu)值，機(jī)組熱耗率隨著機(jī)組THA工況偏離1000MW的程度上升而升高。機(jī)組在同等1000MW情況下，因?yàn)殂懪乒r其平均背壓值要比THA工況的大，所以前者的熱耗率顯著大于后者。適宜的背壓對(duì)機(jī)組安全、正常、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著積極作用。

3 火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組節(jié)能降耗措施的提出

3.1 減少1000MW機(jī)組熱耗量的方法

①確保循環(huán)效率的提高，循環(huán)效率的提高對(duì)減少機(jī)組熱耗量有著一定的促進(jìn)作用，主要方法有：保持額定且穩(wěn)定的蒸汽參數(shù)；確保凝汽器處于最佳真空狀態(tài)；確保回?zé)崞?、加熱器的有效利用，保證回?zé)狍w系的完整，增高給水溫度。②確保各項(xiàng)重要設(shè)備的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，保證負(fù)荷分配的合理性，盡可能保證汽輪機(jī)進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥全開，降低節(jié)流損失率；確保鍋爐汽水的質(zhì)量，保證通流部分處于干凈狀態(tài)；盡可能充分再利用各項(xiàng)損失，降低機(jī)組汽水損失率；降低凝結(jié)水出現(xiàn)過(guò)冷度的概率；確保軸封系統(tǒng)處于良好運(yùn)行狀態(tài)，防止軸封漏氣量的升高。③加大自動(dòng)裝置的資金投入，自動(dòng)裝置具有較高的反應(yīng)能力，能夠較快調(diào)節(jié)各項(xiàng)參數(shù)，極易確保各項(xiàng)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)處于最優(yōu)值的情況下運(yùn)行，同時(shí)還能夠減少輔助設(shè)備的耗電量。

3.2 提高1000MW機(jī)組節(jié)能降耗水平的方法

①根據(jù)實(shí)際情況來(lái)選擇合理的季節(jié)性運(yùn)行方式。在冬季，選擇單循環(huán)水泵、停止開式泵的運(yùn)行的方式。優(yōu)化機(jī)組運(yùn)行方式能夠有效降低用電量，節(jié)約發(fā)電廠生產(chǎn)成本。②構(gòu)建合理科學(xué)的機(jī)組啟停體系。合理制定輔機(jī)啟停計(jì)劃，選擇單側(cè)風(fēng)機(jī)、輔泵運(yùn)行以及汽動(dòng)給水泵上水等形式來(lái)減少輔機(jī)耗電量；在整個(gè)機(jī)組的啟動(dòng)階段，通過(guò)汽缸預(yù)熱、小油槍投運(yùn)等方式加快設(shè)備達(dá)到適宜的溫度，減少機(jī)組啟動(dòng)所需的時(shí)間；盡快并提前啟動(dòng)制粉系統(tǒng)，減少機(jī)組啟停的耗油量。

3.3 提高1000MW機(jī)組汽輪機(jī)運(yùn)行效率的方法

廠家給出的運(yùn)行滑壓曲線參數(shù)都是針對(duì)機(jī)型原設(shè)計(jì)參數(shù)來(lái)確定，但是因?yàn)榘惭b和設(shè)備本身制造等各方面的原因，同樣類型的機(jī)組運(yùn)行效率是不盡相同的，因?yàn)椴煌拿悍N、不同的環(huán)境因素、不同的運(yùn)行工況下汽輪機(jī)熱耗都是不同的。所以新機(jī)組或大修后的機(jī)組可通行對(duì)不同工況下的滑壓曲線對(duì)原參數(shù)進(jìn)行修證，保證機(jī)組在最佳參數(shù)下運(yùn)行，提高汽輪機(jī)熱效率。由于國(guó)內(nèi)正處于經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型期，部分地區(qū)機(jī)組負(fù)荷率不高，如果新建機(jī)組全年負(fù)荷利用率偏低的地區(qū)，新建的機(jī)組設(shè)計(jì)可考慮單列的運(yùn)行方式，可整體提高機(jī)組效率，降低供電煤耗。目前部分大型火電機(jī)組采用單臺(tái)100%容量的給水泵和100%容量引風(fēng)機(jī)的方式運(yùn)行，此類運(yùn)行方式已經(jīng)相當(dāng)成熟。

4 結(jié)語(yǔ)

汽輪機(jī)作為火力發(fā)電廠的主要耗能設(shè)備之一，通過(guò)恰當(dāng)?shù)姆椒軌驖M足汽輪機(jī)組有效節(jié)能降耗的目的，同時(shí)還能夠進(jìn)一步增強(qiáng)火力發(fā)電廠的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)對(duì)熱力系統(tǒng)能源消耗的主要影響因素的深入分析，為機(jī)組減少能源消耗提供了一定的參考依據(jù)。選擇合理科學(xué)的季節(jié)性運(yùn)行方式，構(gòu)建合理科學(xué)的機(jī)組啟停體系，對(duì)有效降低機(jī)組能源消耗，實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)組節(jié)能降耗目的起到重要的促進(jìn)作用，對(duì)火力發(fā)電廠實(shí)際節(jié)能改造具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

[1]張軒，奚家碩.火力發(fā)電廠汽輪機(jī)的優(yōu)化運(yùn)行對(duì)策淺議[J].電子制作，2015，5（3）.

[2]林 龍.電廠汽輪機(jī)運(yùn)行的節(jié)能降耗探討[J].黑龍江科技信息，2012，5（4）.

[3]張紅霞.火電廠節(jié)能降耗的必要性與措施研究[J].沿海企業(yè)與科技，2010（09）.

[4]王占慶.火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組節(jié)能降耗研究[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2015（27）.

P634.8

A

1004-7344（2016）18-0258-02

2016-5-13

李 華（1983-），男，中級(jí)工程師，本科，主要從事火電廠汽輪機(jī)方面的工作。