實現(xiàn)電廠汽輪機運行節(jié)能降耗的途徑分析

時 巖

（銀川能源學(xué)院電力學(xué)院，銀川 750003）

汽輪機屬于電廠發(fā)電機的重要組成部分，傳統(tǒng)汽輪機通過化石能源燃燒轉(zhuǎn)化內(nèi)能，即形成熱能與電能。然后，熱能會轉(zhuǎn)化為蒸汽，結(jié)合電能轉(zhuǎn)化為機械能。在電廠中，汽輪機就主要利用高溫高壓蒸汽為鍋爐加熱，通過閥門噴嘴、高壓缸、中壓缸、低壓缸和凝汽器等設(shè)備將蒸汽轉(zhuǎn)化為最終的熱能，最終就形成了汽輪機的主要消耗能源。由此可以看出，若想實現(xiàn)電廠生產(chǎn)節(jié)能降耗，汽輪機運行節(jié)能降耗就成為關(guān)鍵。

1 電廠汽輪機節(jié)能降耗的主要影響因素

電廠汽輪機設(shè)備內(nèi)部構(gòu)造復(fù)雜，所以可影響電廠汽輪機生產(chǎn)運行節(jié)能降耗的因素有很多，這里簡單介紹三種。

1.1 汽輪機蒸汽壓力與溫度的影響

電廠汽輪機在運行過程中會涉及主蒸汽壓力與溫度兩方面內(nèi)容，二者成反比，汽輪機工作過程中主蒸汽流量慢慢提高（溫度提高），蒸汽壓力反而會隨之下降[1]。所以，在汽輪機運行過程中，燃料必須時刻補足，否則設(shè)備的主蒸汽壓力與溫度都會嚴重下降，無法達到汽輪機生產(chǎn)運行節(jié)能降耗效果。

1.2 缸效率與機組通流性能的影響

缸效率是指在汽輪機生產(chǎn)運行過程中電能轉(zhuǎn)化所能夠?qū)崿F(xiàn)的實際效率效益。就我國目前絕大部分電廠所采用的汽輪機而言，實現(xiàn)缸效率達到預(yù)定值存在較大難度，因為制約缸效率的因素太多，各種因素存在密切關(guān)系[2]。簡言之，較高的缸效率可直接為汽輪機節(jié)約能量消耗，反之，如果氣流不斷提升，節(jié)能降耗的目的也會很快達到。

1.3 出力系數(shù)與水冷冷凝器的影響

根據(jù)電廠中汽輪機耗電量、電力負荷以及峰值的變動狀況，每家電廠都要結(jié)合實際情況對汽輪機作出相應(yīng)調(diào)整，重點關(guān)注汽輪機的水冷冷凝器設(shè)備，因為水冷冷凝器是電廠生產(chǎn)能否達到節(jié)能降耗目的的一大參考標準。在日常使用水冷冷凝器的過程中，應(yīng)該注意雜質(zhì)堵塞與溶氧量抄表問題，它們會直接影響汽輪機的能量消耗程度[3]。

2 電廠汽輪機運行節(jié)能降耗的設(shè)備改造途徑分析

電廠汽輪機運行節(jié)能降耗的常規(guī)手段就是合理規(guī)范使用設(shè)備，保證設(shè)備的平穩(wěn)運行。但實際上若想實現(xiàn)真正的節(jié)能降耗目標，就必須對現(xiàn)有汽輪機進行設(shè)備改造。下文主要對電廠汽輪機的汽封與冷卻塔填料展開改造途徑分析。

2.1 汽輪機汽封改造

2.1.1 汽輪機汽封改造的必要性

有電廠對自身汽輪機設(shè)備做過熱力性能試驗，結(jié)果顯示，汽輪機組的熱力性能標新并不理想，各個缸效率都存在低于設(shè)計值至少3%的偏差問題，導(dǎo)致熱耗值高于設(shè)計值至少200 kJ/（kW·h）[4]。汽輪機汽封齒很容易損壞脫落，對下游熱部件造成沖擊，引發(fā)安全隱患，所以，為了確保汽輪機運行安全與節(jié)能降耗目標實現(xiàn)，必須對其進行改造。

2.1.2 汽封重裝與間隙測量調(diào)整

（1）汽封重裝。拆除原有汽封，因為汽封模塊暗轉(zhuǎn)與隔板套持環(huán)的汽封環(huán)安裝槽道中，所以長期運行很容易出現(xiàn)槽道內(nèi)水垢積水、鐵銹、氧化皮等多余雜質(zhì)，直接影響汽封模塊的安裝及動靜間隙測量。所以，在汽封重裝前，應(yīng)該首先按照圖紙整理新汽封，明確新汽封模塊的正確安裝位置，主要根據(jù)透平級順序?qū)π缕饽K及其附件進行編號，并檢查它的制造質(zhì)量，以便安裝[5]。

在實際工作中，必須做到反復(fù)核對順序無誤后才進行安裝，避免安裝位置錯誤。例如，在安裝齒式汽封過程中，要利用內(nèi)徑千分尺對各級智能汽封模塊、阻汽片等等進行測量，測量內(nèi)容包括安裝后各個配件模塊的齒高以及間隙值。測量時要留有一定余量，余量高出最終齒高值的5%～6%為最佳。如果是蜂窩汽封或刷式汽封，則可選擇直接安裝在汽封安裝槽內(nèi)。如果存在安裝后高出的汽封齒塊，則必須將高出部分放在銑床上切割縮減高度，去除多余的阻汽片齒[6]。

需要注意的是，在測量并調(diào)整汽封間隙過程中，不能安裝汽封模塊背后的板簧部分，因為安裝過程屬于冷卻狀態(tài)，板簧的彈性系數(shù)偏大。一旦安裝可能會增加測量誤差，對最終間隙值產(chǎn)生不良影響，甚至可能直接損壞板簧，影響汽輪機的工作狀態(tài)，比如影響汽封環(huán)的關(guān)閉及張開狀態(tài)，并對汽輪機的蒸汽壓力值產(chǎn)生間接影響。

（2）間隙測量調(diào)整。簡析測量調(diào)整是汽封改造工程中的主要部分。通常，在汽輪機汽封高壓部分中，各級隔板汽封間隙每增加0.10 mm，它的級效率會降低至少0.4%，如果隔板汽封漏氣量增加，轉(zhuǎn)子的軸向推力會隨之增大，給汽輪機的安全運行帶來負面影響。所以，要對汽封間隙進行測量調(diào)整，這里主要介紹智能汽封間隙與阻汽片汽封間隙調(diào)整[7]。

首先是智能汽封間隙調(diào)整，對空缸狀態(tài)下的測量隔板數(shù)據(jù)與設(shè)計值進行核對匹配，注意隔板套裝進入內(nèi)缸后的汽封環(huán)持環(huán)變形量。明確指標后，可將新汽封環(huán)安裝到持環(huán)內(nèi)，再復(fù)核新汽封的尺寸，實測隔板套及汽封持環(huán)數(shù)據(jù)，最終計算出汽封齒高的高出值，一般預(yù)留0.20 mm的車削余量即可。在處理完畢并重裝汽封持環(huán)后，要重新測量汽封的動靜間隙，具體根據(jù)所設(shè)計的間隙值去除間隙多余量，保證汽封間隙達到標準值。最后對汽輪機的實缸整體進行汽封間隙驗收分析，記錄驗收結(jié)果。

從汽封改造技術(shù)應(yīng)用來看，蜂窩汽封間隙調(diào)整方式與智能汽封基本相同，但是要注意車削蜂窩高度及排列問題。由于其排列過于緊密，所以處理過程中容易出現(xiàn)汽封損壞問題，可考慮通過調(diào)整汽封背部板式彈簧及車削期汽封模塊背弧等等方式實現(xiàn)有效調(diào)整，滿足間隙測量調(diào)整技術(shù)要求[7]。

其次，對于阻汽片汽封間隙的調(diào)整，要利用補償法圍繞半實缸的測量間隙展開。如果間隙值較小，則需要拆除隔板套，同時車削掉多余齒高；如果間隙值較大，則要在每隔200 mm的塞緊條位置打麻點，保證齒增高至少0.1 mm，令間隙值大于標準0.2 mm，或者直接更換新的汽封并按照標準值重新進行車削處理。

總體來看，上述兩種方法可有效保證汽輪機的通流基數(shù)測量結(jié)果的正確性，有助于后續(xù)的汽輪機大修處理。

2.2 冷卻塔填料改造

2.2.1 冷卻塔填料改造的必要性

冷卻塔是電廠發(fā)電系統(tǒng)中汽輪機的重要輔助設(shè)備，人們在設(shè)計過程中要根據(jù)冷卻余量來提高其工作效率，最大限度節(jié)約水資源，提高機汽輪機組熱經(jīng)濟性能。如果能保證冷卻塔出水溫度下降，每下降5℃它的凝汽器真空就可提高1.0%，機組功率可直接增加1.0%，能源消耗也會下降1.0%，節(jié)能降耗效果非常可觀。所以，有必要進行冷卻塔填料改造[8]。

2.2.2 冷卻塔填料方案

對汽輪機的冷卻塔進行改造，為原填料安裝位置進行分區(qū)，拆除其中的就托架、舊填料并更換其中已經(jīng)損壞的噴頭、布水管和除水器，同時保證施工現(xiàn)場無任何雜物及浮塵。

首先，將10 000 m2雙曲線自然通風(fēng)冷卻塔中的S型舊填料（片距30 mm）拆除，更換片距更?。?5 mm）的T型斜波淋水填料。該淋水填料為PVC白色塑料材質(zhì)，薄膜厚度0.4 mm保持不變，填料塊高度也保持不變在1.0 m，進行現(xiàn)場組裝安裝。其次，將淋水填料舊玻璃鋼托架全部拆除掉，換H58等級的玻璃鋼托架，并在現(xiàn)場組裝后重新鋪設(shè)。最后，要重新安裝寬度在15 mm、厚度在0.9 mm的不銹鋼帶配水管。

對冷卻塔進行填料改造可有效提升汽輪機組冷卻效果，調(diào)整冷卻塔淋水填料的波形、波距、換熱面積與通風(fēng)阻力，降低汽輪機整體運行溫度，達成汽輪機運行節(jié)能改造目的[9]。

3 電廠汽輪機運行節(jié)能降耗的其他途徑分析

除對電廠汽輪機直接進行設(shè)備改造以外，人們還可在操作方面探索節(jié)能降耗途徑。

3.1 調(diào)整汽輪機給水溫度

電廠要直接調(diào)整汽輪機的給水溫度，做好水溫控制管理。汽輪機在運行過程中會大量燃燒燃料，所以水溫一定要高，保證汽輪機正常運作，但是汽輪機鍋爐煙囪散發(fā)的大量熱量會降低鍋爐溫度，所以要保證高水溫來維持汽輪機的穩(wěn)定運行。具體講，人們就要做好以下工作。

（1）對機組中的測試加熱器進行檢修，觀察其是否存在漏點，特別是在高溫狀態(tài)下要注意加熱器的鋼管密封狀況.如果出現(xiàn)漏點，必須馬上處理，因為密封性能不良會直接影響水溫，導(dǎo)致水溫下降。另外，要避免發(fā)生任何事故，盡量減少燃料的不必要損耗。

（2）要保證高加投入率，嚴控汽輪機的高加水位，保證其始終處于平衡位置，并做好針對高加水位的日常檢測與維護，以維持換熱管的正常使用。

（3）要在汽輪機正常生產(chǎn)作業(yè)過程中做好加熱器水位檢測，始終保證其水位處于正常狀態(tài)，始終確保汽輪機的正常運行與回?zé)徇^程，全面提高汽輪機資源的使用效率。

3.2 合理把握汽輪機停機操作

電廠要合理把握汽輪機停機操作，做到適當時機停機，滿足設(shè)備溫度與能源有效控制。在停機過程中，汽輪機中凝汽器真空會至少降低0.03 MPa，轉(zhuǎn)速會降低500 r/min。此時需要停止軸封送氣，并禁止任何汽水漏入汽缸，保持冷油氣的出口溫度降到35℃，在達到35℃時關(guān)閉冷油器進水門。如果汽輪機的排氣溫度未超過50℃，則可考慮停用循環(huán)泵，避免循環(huán)泵運行而導(dǎo)致凝結(jié)器滿水[10]。

4 結(jié)論

實現(xiàn)電廠汽輪機運行節(jié)能降耗的途徑很多，本文主要從設(shè)備改造與設(shè)備操作兩方面來探討優(yōu)化途徑，旨在提升電廠汽輪機工作效率與經(jīng)濟效益。這有助于汽輪機長期保持良好的運行狀態(tài)，為電力企業(yè)節(jié)約生產(chǎn)成本創(chuàng)造有利條件。