火電廠熱動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化思路與舉措

李雨朋

（霍煤鴻駿鋁電有限責(zé)任公司電力分公司， 內(nèi)蒙古 霍林郭勒 029200）

引言

熱動(dòng)系統(tǒng)是火電廠運(yùn)行的關(guān)鍵系統(tǒng)，各電力企業(yè)還需要加強(qiáng)對(duì)熱動(dòng)系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化工作，在保障火電廠生產(chǎn)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，減少對(duì)資源的損耗，從而給該電力企業(yè)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。為了充分滿足我國(guó)節(jié)能減排政策的相關(guān)要求，火電廠能夠通過(guò)技術(shù)革新以及科學(xué)管理等多種模式，促使火電廠的熱動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能性能得到進(jìn)一步的提升，借此達(dá)到節(jié)能減排的目的。

1 火電廠熱動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化的必要性

火電廠發(fā)電是我國(guó)目前主要的發(fā)電方式，但是我國(guó)火電廠工藝系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在世界范圍內(nèi)還處于二三流的水平，較之于西方發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)的火電廠生產(chǎn)技術(shù)水平還存在非常大的差異性。此外部分環(huán)保水平以及環(huán)保意識(shí)比較落后的火電廠對(duì)于周邊環(huán)境、群眾的生命健康也會(huì)造成嚴(yán)重的影響。通過(guò)對(duì)熱動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化改造，能夠促使煤炭得到有效的燃燒利用，對(duì)煤炭燃燒后產(chǎn)生的尾氣進(jìn)行有效的回收和利用，借此緩解火電廠在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)于大氣、土地以及周圍生態(tài)系統(tǒng)所造成的污染。

2 火電廠節(jié)能優(yōu)化措施

2.1 汽輪機(jī)通流部分改造技術(shù)

采用先進(jìn)的汽輪機(jī)三維流場(chǎng)設(shè)計(jì)技術(shù)，結(jié)合四維精確設(shè)計(jì)，對(duì)汽輪機(jī)通流部分及汽封系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，從而提高缸效率，降低機(jī)組熱耗率。由于當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)、制造水平等因素限制，國(guó)內(nèi)300～600 MW機(jī)組其性能指標(biāo)比目前國(guó)外同類型機(jī)組供電煤耗高出20～30 g/kWh。針對(duì)這些機(jī)組采用現(xiàn)代汽輪機(jī)設(shè)計(jì)和制造先進(jìn)技術(shù)，對(duì)汽機(jī)通流進(jìn)行改造，改造主要包含幾點(diǎn)內(nèi)容[1]：第一，高中壓缸以及低壓缸通流整體設(shè)計(jì)優(yōu)化。第二，高壓缸調(diào)節(jié)級(jí)，采用子午面收縮靜葉柵；壓力級(jí)隔板靜葉，采用新型優(yōu)化高效靜葉葉型。第三，中、低壓缸隔板靜葉，全部采用彎扭靜葉片。第四，采用新型動(dòng)葉葉型，改善速度分布，減少動(dòng)葉損失。第五，增加各級(jí)動(dòng)葉頂部汽封齒數(shù)，減少漏汽損失。第六，提高末級(jí)葉片的抗水蝕能力。第七，提高末級(jí)根部反動(dòng)度，改善末級(jí)氣動(dòng)性能等。

2.2 汽輪機(jī)汽封改造技術(shù)

在傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)汽機(jī)汽封結(jié)構(gòu)中，還存在有結(jié)構(gòu)不合理、間隙過(guò)大等問(wèn)題，對(duì)于汽輪機(jī)的運(yùn)行效率也造成了比較大的影響，這也就需要對(duì)現(xiàn)有的汽輪機(jī)汽封技術(shù)進(jìn)行改造優(yōu)化，以提升機(jī)組的運(yùn)行效率。

1）在對(duì)投運(yùn)汽輪機(jī)汽封設(shè)計(jì)問(wèn)題進(jìn)行解決時(shí)，需要結(jié)合葉片葉頂汽封、高中壓缸汽封環(huán)結(jié)構(gòu)和變形、磨損情況，對(duì)結(jié)果技術(shù)對(duì)比分析，采用彈性可調(diào)汽封、蜂窩式汽封等技術(shù)對(duì)汽機(jī)汽封進(jìn)行改造，以提高汽機(jī)熱效率。

2）對(duì)于彈性可調(diào)汽封技術(shù)，例如布萊登汽封，其特點(diǎn)是采用合理的彈簧設(shè)計(jì)、可靠的材料特性以及良好的加工工藝，解決了傳統(tǒng)汽封存在的機(jī)組開(kāi)、停機(jī)過(guò)程中轉(zhuǎn)子過(guò)臨界時(shí)振動(dòng)過(guò)大而造成汽封碰摩等問(wèn)題。

3）蜂窩汽封的技術(shù)特點(diǎn)是在于將傳統(tǒng)汽封低齒車削，由蜂窩狀汽封取代。與傳統(tǒng)汽封相比，由于齒數(shù)量相對(duì)增加很多，從而密封效果大大提高。在電力行業(yè)，蜂窩汽封主要安裝在汽輪機(jī)低壓缸的末級(jí)葉片的頂部密封上，不僅可以提高效率，而且用蜂窩的網(wǎng)孔可以吸附水滴，從而有效除濕、保護(hù)葉片。

一般通過(guò)汽封改造，高壓缸效率可提高1%～3%，中壓缸效率可提高1%～2%。例如某電廠300 MW機(jī)組，采用改造技術(shù)投資節(jié)能技改資金約500萬(wàn)元，年節(jié)約標(biāo)煤1.2萬(wàn)t。

2.3 鍋爐空預(yù)器柔性接觸式密封改造技術(shù)

在早期生產(chǎn)的回轉(zhuǎn)式空預(yù)器之中，一般選用較大間隙的硬密封，漏風(fēng)量多是在8%～16%這一范圍內(nèi)。柔性接觸式密封改造技術(shù)采用的是迷宮密封原理，能夠?qū)\(yùn)動(dòng)部件以及靜止部件的間隙起到良好的覆蓋效果。此外在這一新型密封結(jié)構(gòu)中還有著良好的彈性跟柔性，并能夠結(jié)合不同負(fù)荷密封間隙改變的情況進(jìn)行變形量的控制，借此來(lái)獲得全方位的密封效果。將空預(yù)器在各個(gè)方向的漏風(fēng)降到最低，能夠很好地保障其密封效果，而且全新的密封結(jié)構(gòu)還有著非常高的靈活性，在各種結(jié)構(gòu)上的回轉(zhuǎn)式空預(yù)器中也能夠獲得良好的應(yīng)用效果。柔性接觸式密封系統(tǒng)主要選用的是工廠化生產(chǎn)模式，單個(gè)密封元件均是在車間進(jìn)行組裝，能夠降低原有轉(zhuǎn)子平行度以及橢圓度等，還能夠?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)安裝的工藝程序起到一定的簡(jiǎn)化效果，具備有工期短、效果好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)[2]。

一般改造后運(yùn)行一年內(nèi)漏風(fēng)率≤6%；一個(gè)大修期（5 a）內(nèi)漏風(fēng)率≤8%。某廠空預(yù)器進(jìn)行柔性接觸式密封改造后，漏風(fēng)情況得到較大的改善，漏風(fēng)率由改造前的12%降低到改造后的5.5%，節(jié)能效果明顯。

2.4 0號(hào)高壓加熱器改造技術(shù)

在汽輪機(jī)現(xiàn)有的補(bǔ)汽閥后導(dǎo)汽管上進(jìn)行三通的設(shè)置，這樣在機(jī)組負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，高壓缸第5級(jí)后的蒸汽還會(huì)順著三通到設(shè)置的0號(hào)高加內(nèi)，加熱給水。經(jīng)過(guò)計(jì)算之后，發(fā)現(xiàn)當(dāng)機(jī)組負(fù)荷超過(guò)了40%，可以將給水溫度控制在290℃以上。0號(hào)高加的投入會(huì)促使機(jī)組負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的給水溫度得到進(jìn)一步的提升，就回?zé)峤嵌冗M(jìn)行分析，能夠讓汽輪機(jī)熱耗得到大幅度降低；但對(duì)鍋爐而言，排煙溫度的升高將導(dǎo)致鍋爐熱效率下降。二者影響大體相當(dāng)。如果同時(shí)配置低溫省煤器，則節(jié)能效果會(huì)比較明顯。0號(hào)高加的投入可導(dǎo)致鍋爐省煤器出口（即脫硝設(shè)備進(jìn)口）煙溫相應(yīng)升高，使脫硝設(shè)備一直在最佳的工況下運(yùn)行，提高脫硝效率。通常按平均負(fù)荷考慮，0號(hào)高加改造與低溫省煤器搭配使用，可以使機(jī)組的煤耗降低約1 g/kWh。

2.5 增加高加外置蒸冷器改造技術(shù)

在省煤器入口增設(shè)一個(gè)蒸汽冷卻器，用三段抽汽先加熱進(jìn)入省煤器入口的高壓給水，然后蒸汽再進(jìn)入3號(hào)高加繼續(xù)加熱給水，最終提高進(jìn)入鍋爐的給水溫度，提高機(jī)組熱效率。通過(guò)改造，汽機(jī)熱耗可減少約15 J/kWh，單臺(tái)機(jī)組標(biāo)煤耗能減少約0.5 g/kWh，初投資增加不到200萬(wàn)元，回收期不到1.5 a。

2.6 一次風(fēng)冷卻器節(jié)能回?zé)嵯到y(tǒng)改造技術(shù)

一次風(fēng)冷卻器采用凝結(jié)水作為冷卻介質(zhì)，加熱后的熱水回注到除氧器，從而可以排擠部分汽輪機(jī)的加熱抽汽量，從而在燃煤量不變的情況下，機(jī)組多發(fā)電，降低機(jī)組的供電煤耗。國(guó)內(nèi)首次提出通過(guò)加裝換熱器來(lái)調(diào)節(jié)磨煤機(jī)入口風(fēng)溫，避免或減少了冷、熱風(fēng)的直接摻混這種熵增過(guò)程，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。對(duì)應(yīng)不同的煤種及運(yùn)行情況，其節(jié)能潛力在1.2～2.0 g/kWh。

3 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)我國(guó)的資源緊缺問(wèn)題以及生態(tài)環(huán)境惡化問(wèn)題變得越來(lái)越嚴(yán)重，促使人們的生態(tài)意識(shí)也得以提升。電力企業(yè)作為我國(guó)社會(huì)穩(wěn)定發(fā)展的重要保障，還存在有運(yùn)行能耗過(guò)大的問(wèn)題，對(duì)于我國(guó)的環(huán)境也會(huì)造成非常大的破壞。這也就要求各電力企業(yè)能夠加強(qiáng)對(duì)火電廠熱動(dòng)系統(tǒng)的節(jié)能改造工作，不斷提升其能源利用效率，這樣才能夠幫助該電力企業(yè)獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，為該企業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展奠定良好的基礎(chǔ)。