提高電廠汽輪機(jī)效率與經(jīng)濟(jì)性研究

張昊

摘 要：近些年以來，各地建設(shè)電廠的整體規(guī)模都在迅速擴(kuò)大。在電廠的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中，汽輪機(jī)構(gòu)成了其中的核心與關(guān)鍵。對于新形勢下的電廠，有關(guān)人員應(yīng)當(dāng)密切關(guān)注汽輪機(jī)的正常運(yùn)行，因地制宜提升汽輪機(jī)具備的經(jīng)濟(jì)性與運(yùn)行實(shí)效。電廠汽輪機(jī)能否體現(xiàn)優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)性與高效性，直接決定著電廠運(yùn)行的綜合效益。電廠汽輪機(jī)本身包含了多樣化的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，因此應(yīng)當(dāng)從全方位的角度入手來提升運(yùn)行效率以及運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，探求可行的優(yōu)化措施。

關(guān)鍵詞：電廠汽輪機(jī)；效率；經(jīng)濟(jì)性；優(yōu)化措施

中圖分類號：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）23-0115-01

進(jìn)入新時期后，城鄉(xiāng)經(jīng)濟(jì)都獲得了顯著進(jìn)步，與之相應(yīng)的能耗總量也變得更高。電廠汽輪機(jī)本身屬于電廠運(yùn)行中不可或缺的機(jī)械設(shè)施，針對汽輪機(jī)的裝置應(yīng)當(dāng)關(guān)注日常養(yǎng)護(hù)，對于各種類型的故障隱患進(jìn)行全面消除[1]。同時，具體在運(yùn)行時，汽輪機(jī)通常都會涉及到較多的運(yùn)行流程，如果能夠致力于優(yōu)化各個運(yùn)行流程，那么就可以提升汽輪機(jī)整體的經(jīng)濟(jì)性，減少運(yùn)行消耗的總成本。因此，企業(yè)應(yīng)當(dāng)運(yùn)用多樣化的手段與措施來提升汽輪機(jī)的運(yùn)行效率，進(jìn)而獲得更高層次的電廠綜合效益。

1 提升汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)性與運(yùn)行效率的重要意義

從目前的現(xiàn)狀來看，各個行業(yè)的正常生產(chǎn)以及民眾日常生活都不能缺少電能作為保障，電廠本身構(gòu)成了電能供應(yīng)的關(guān)鍵所在。然而實(shí)質(zhì)上，各個行業(yè)針對電能生產(chǎn)的實(shí)效性仍然相對較低，尤其是火力發(fā)電。相比于發(fā)達(dá)國家，我國整體上呈現(xiàn)33%或者更低的電廠效率。在電廠現(xiàn)有的各類裝置與設(shè)備中，汽輪機(jī)應(yīng)當(dāng)屬于核心性的裝置，汽輪機(jī)的價值在于保證順利的電能生產(chǎn)，為其提供所需的動能[2]。

現(xiàn)階段市場上，煤炭與天然氣價格正在呈現(xiàn)高水平趨勢，與之相應(yīng)的能源需求也表現(xiàn)為更高的水準(zhǔn)。受到上述現(xiàn)狀帶來的影響，很多地區(qū)都呈現(xiàn)了相對緊張的能源供應(yīng)。煤炭行業(yè)的“上大壓小”政策，迅速崛起的燃機(jī)及分布式能源，從根本上符合了新形勢下的節(jié)能和環(huán)保宗旨。汽輪機(jī)作為煤機(jī)和燃?xì)饴?lián)合循環(huán)中最重要的一環(huán)，應(yīng)當(dāng)保持最優(yōu)的綜合效益，其中涉及到經(jīng)濟(jì)效益以及其他效益。電廠企業(yè)及其技術(shù)人員有必要密切結(jié)合自身的真實(shí)狀況，運(yùn)用適當(dāng)?shù)氖侄蝸硖嵘啓C(jī)的效率和經(jīng)濟(jì)性。

2 優(yōu)化汽輪機(jī)的重?zé)?/p>

近些年來，多數(shù)電廠都引進(jìn)了多級汽輪機(jī)。對于多級的汽輪機(jī)而言，在正常運(yùn)行時很可能涉及到重?zé)岬默F(xiàn)象。具體來講，重?zé)岈F(xiàn)象指的是隨著比熵的逐漸增加，各條等壓線之間的比焓將會表現(xiàn)為遞增的單一化特征。因此可見，比熵與焓損失之間具有特定的聯(lián)系，二者體現(xiàn)為同步升降的特征。汽輪機(jī)如果表現(xiàn)為相對較大的比焓損失，那么對于此種損失可以予以優(yōu)化利用，因而構(gòu)成了汽輪機(jī)特有的重?zé)岈F(xiàn)象[3]。具體來講，針對汽輪機(jī)裝置如果要優(yōu)化重?zé)?，則要運(yùn)用如下的手段與措施：

2.1 選擇適當(dāng)?shù)臋C(jī)組規(guī)格

電廠運(yùn)行不能缺少發(fā)電機(jī)組，機(jī)組運(yùn)行能否達(dá)到最優(yōu)的實(shí)效性，直接關(guān)系著各個時間段的發(fā)電效率。因此可見，機(jī)組效率以及發(fā)電容量二者具備內(nèi)在的聯(lián)系。對于單機(jī)的汽輪機(jī)來講，受到葉輪強(qiáng)度與葉片帶來的影響，汽輪機(jī)通常都會表現(xiàn)為相對較小的焓降[4]。

然而相比于單級汽輪機(jī)，多級汽輪機(jī)擁有更大的發(fā)電容量，同時也有助于縮小體積并且減少整體上的成本。也就是說，多級汽輪機(jī)如果設(shè)置了較低的焓降值，那么與之有關(guān)的葉片轉(zhuǎn)速就會變得更大。此外，針對溫度參數(shù)以及蒸汽壓力都要予以實(shí)時性的控制，確保將其限制于特定的溫度以及壓力范圍內(nèi)，在此前提下保證了熱循環(huán)的實(shí)效性。多級汽輪機(jī)本身具備更高層次的內(nèi)效率，針對此類汽輪機(jī)組應(yīng)當(dāng)予以優(yōu)先選擇。

2.2 優(yōu)化各項系數(shù)

多級汽輪機(jī)涉及到各項相關(guān)系數(shù)，其中關(guān)鍵就在于重?zé)嵯禂?shù)。具體來講，重?zé)嵯禂?shù)指的是焓降比例，汽輪機(jī)內(nèi)部的各個層次與整個裝置相互比較就能得出焓降的精確比例。在構(gòu)建表達(dá)式的前提下，可以提前優(yōu)化設(shè)計汽輪機(jī)的各項參數(shù)。那么，如果要從源頭入手來優(yōu)化重?zé)?，關(guān)鍵應(yīng)當(dāng)落實(shí)于整個機(jī)組實(shí)效性的提高。這是因為多級汽輪機(jī)很難徹底杜絕潛在的熱損失，因此將會減損整體上的機(jī)械效率。為了提升裝置整體的運(yùn)行實(shí)效性，就要因地制宜選擇適當(dāng)?shù)膬?yōu)化路徑。如果能夠致力于優(yōu)化重?zé)崃?，就能保證最佳的運(yùn)營效益，同時也減少了綜合性的成本消耗[5]。

3 消除過高的進(jìn)氣阻力與排氣阻力

從循環(huán)流程的角度來講，多級汽輪機(jī)組很有可能出現(xiàn)特定的能耗，出現(xiàn)能耗的根源就在于蒸汽流通。因此可見，蒸汽循環(huán)很有可能影響到了機(jī)組整體上的運(yùn)行效率。具體而言，蒸汽循環(huán)帶來的損失應(yīng)當(dāng)包含排氣與進(jìn)氣的兩類損失。在這其中，排氣損失來源于蒸汽流動轉(zhuǎn)向、渦流損失以及摩擦損失。汽輪機(jī)如果承受了過高的排氣阻力或者進(jìn)氣阻力，那么將會減損汽輪機(jī)本身具備的運(yùn)行效益，因而不利于電廠獲得更高層次的運(yùn)營利潤。因此，電廠應(yīng)當(dāng)運(yùn)用多樣化的措施來消除排氣以及進(jìn)氣產(chǎn)生的阻力。

3.1 對于進(jìn)氣損失

對于蒸汽進(jìn)氣的整個環(huán)節(jié)來講，能量損失都是無法進(jìn)行避免的，然而針對此類損失應(yīng)當(dāng)能夠予以相應(yīng)的降低。通常情況下，工作艙室應(yīng)當(dāng)包含調(diào)節(jié)氣體流量的閥門、蒸汽室以及主汽閥的關(guān)鍵性設(shè)備。上述設(shè)備在通過蒸汽的過程中，將會出現(xiàn)特定比例的壓力損耗，尤其是調(diào)節(jié)氣體流量的閥門出現(xiàn)較為嚴(yán)重的壓降現(xiàn)象。針對其中涉及到的散熱損失如果能夠予以重視，那么就能從根源上優(yōu)化節(jié)流過程[6]。

在特殊狀況下，高壓蒸汽也會攜帶特定比例的損耗，典型的在于壓力損失，上述損失通常占據(jù)了16%左右的能耗比例。如果涉及到蒸汽流通的再熱管道，那么汽輪機(jī)就會表現(xiàn)為5%左右的壓力損耗。因此可見，汽輪機(jī)是否呈現(xiàn)相對較大的進(jìn)氣損耗，很可能決定于節(jié)流閥門以及蒸汽流速，上述兩項指標(biāo)都具備動態(tài)性的基本特征。經(jīng)過測量可以得知，管路蒸汽一般來講能夠達(dá)到每秒55米左右的均勻流速。因此在減損的過程中，對于進(jìn)氣閥門可以將其替換成帶有擴(kuò)壓室的新型節(jié)能閥門。

3.2 對于排氣損失

排氣壓力損失來源于排氣管對于流動蒸汽產(chǎn)生的損耗，此種類型的損耗涉及到流動轉(zhuǎn)向、蒸汽渦流以及內(nèi)側(cè)管道的阻力。對于排氣管路出現(xiàn)的壓力損耗如果要予以全面的降低，那么應(yīng)當(dāng)關(guān)注排氣做功，具體來講可以借助擴(kuò)壓的措施來消除過高的排氣損耗。通過運(yùn)用上述措施，針對管道出現(xiàn)的壓力損耗就能予以有效彌補(bǔ)。

4 結(jié)語

經(jīng)過綜合分析可以得知，汽輪機(jī)在新時期的電廠中占據(jù)了很關(guān)鍵的位置，針對汽輪機(jī)在正常運(yùn)行時的綜合效益應(yīng)當(dāng)予以更多的關(guān)注，確保汽輪機(jī)具備更顯著的經(jīng)濟(jì)性與實(shí)效性。從現(xiàn)狀來看，多級汽輪機(jī)很可能耗費(fèi)較多的重?zé)崃?，針對重?zé)岬哪芎膽?yīng)當(dāng)進(jìn)行全面節(jié)約，在分析與對比的前提下歸納可得排氣壓力與進(jìn)氣壓力帶來的運(yùn)行損失。未來在實(shí)踐中，電廠企業(yè)還需致力于摸索經(jīng)驗，因地制宜改進(jìn)汽輪機(jī)的裝置與設(shè)備，服務(wù)于電廠運(yùn)行實(shí)效的全面提升。

參考文獻(xiàn)

[1]閻維平，董靜蘭，任海鋒.增壓富氧燃燒與捕集CO_2電站的經(jīng)濟(jì)性分析[J].動力工程學(xué)報，2012，32（09）：712-717.

[2]吳威，閻維平，任海鋒等.汽輪機(jī)抽汽干燥褐煤對電廠經(jīng)濟(jì)性影響的計算分析[J].電力科學(xué)與工程，2012，28（09）：57-62.

[3]榮令玉，孫全超.提高電廠汽輪機(jī)效率與經(jīng)濟(jì)性研究[J].科技風(fēng)，2012，（24）：135-136.

[4]丁相城.提高電廠汽輪機(jī)效率標(biāo)準(zhǔn)與經(jīng)濟(jì)性研究[J].中國標(biāo)準(zhǔn)化，2016，（13）：225-226.

[5]李永茂.電廠汽輪機(jī)高效節(jié)能與經(jīng)濟(jì)學(xué)改進(jìn)潛力研究[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2014，（03）：134.

[6]曹金梁.發(fā)電廠汽輪機(jī)的故障分析與解決對策[J].科技展望，2016，26（29）：75.endprint