汽輪機(jī)及熱力系統(tǒng)的節(jié)能預(yù)測與性能分析

李寶峰 左慶 王亞楠 孫爽爽 孫洋 鐘燕波 張家順

摘 要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，國內(nèi)的熱力系統(tǒng)的建設(shè)數(shù)量和質(zhì)量都在巨幅度的增長，建設(shè)給人民帶來了非常大的便利，提高了人民的生活水平、生活質(zhì)量，但是在熱力系統(tǒng)的使用階段，其中的汽輪機(jī)會消耗大量的能源，能源消耗成為了每一個國家所需要面臨的巨大難題。新世紀(jì)的到來，各種汽輪機(jī)的更新?lián)Q代讓能源的消耗更加的迅速，這為熱力系統(tǒng)節(jié)能化帶來了很廣闊的發(fā)展空間。而將節(jié)能環(huán)保技術(shù)運(yùn)用在汽輪機(jī)及熱力系統(tǒng)中的設(shè)計，不但能夠滿足可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，又可以提升自然資源的利用率、減少能源消耗以此來帶動我國環(huán)保型綠色熱力系統(tǒng)的建設(shè)。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī) 熱力系統(tǒng) 節(jié)能環(huán)保 性能分析

當(dāng)前社會發(fā)展迅猛，科學(xué)技術(shù)也在不斷革新，各種新型汽輪機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，這讓能源的消耗不斷增加，已然出現(xiàn)了能源供不應(yīng)求的現(xiàn)象甚至能源浪費(fèi)現(xiàn)象。如今全球能源危機(jī)越來越嚴(yán)峻，要想能夠讓經(jīng)濟(jì)合理、科學(xué)的發(fā)展，保障能源的科學(xué)使用，我們需要強(qiáng)化汽輪機(jī)及熱力系統(tǒng)節(jié)能環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用，在綠色減排的理念下實現(xiàn)能源的科學(xué)、合理利用。而將節(jié)能環(huán)保技術(shù)運(yùn)用在汽輪機(jī)及熱力系統(tǒng)中的設(shè)計是一項非常艱巨的任務(wù)，如今也已經(jīng)成為了國家、人民群眾重點(diǎn)關(guān)注的問題，如何深化先進(jìn)節(jié)能型熱力系統(tǒng)的應(yīng)用是與時俱進(jìn)的，筆者將在汽輪機(jī)及熱力系統(tǒng)節(jié)能性設(shè)計及效果方面進(jìn)行探討。

一、節(jié)能設(shè)計的原則

汽輪機(jī)及熱力系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計作為現(xiàn)代科學(xué)研究中的一門重要學(xué)科，在一定意義上它的發(fā)達(dá)程度能夠展現(xiàn)一個國家的科學(xué)技術(shù)水平。如今的汽輪機(jī)及熱力系統(tǒng)有著迅猛的發(fā)展速度，也有著比較完善的體系，其自動化程度也越來越智能化，推動了當(dāng)代工業(yè)化的進(jìn)程，它的節(jié)能設(shè)計更是向著安全、先進(jìn)、環(huán)保以及可持續(xù)發(fā)展等多個方面發(fā)展。眾所周知，汽輪機(jī)的熱力系統(tǒng)將各式各樣的加熱設(shè)備組裝在一起，其中最基本最重要的是表面位置的加熱構(gòu)件，主要是因為這種構(gòu)件內(nèi)部存在著較大的傳熱差以及疏水泄漏問題，這會導(dǎo)致各個構(gòu)件之間的傳熱比非常低，還會造成內(nèi)部構(gòu)建的低高級加熱器放熱紊亂，導(dǎo)致高壓抽汽對低壓抽汽掩蓋的現(xiàn)象，從而降低熱力系統(tǒng)的回?zé)嵝ЧＫ?，我們制定設(shè)計節(jié)能型汽輪機(jī)的基本原則如下。

1.1 發(fā)揮抽汽過熱度的作用

解決這類問題，我們通常會使用一種集（蒸汽）熱設(shè)備例如蒸汽冷卻器，這種集熱設(shè)備能夠收集熱力系統(tǒng)中由于抽汽所產(chǎn)生、浪費(fèi)的熱量。集熱設(shè)備從汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)內(nèi)部吸收來的能量能夠進(jìn)行二次利用，在熱力系統(tǒng)內(nèi)部消耗掉吸收來的能量，如今新型的汽輪機(jī)及熱力系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)件中均含有這種集熱構(gòu)件。

1.2 吸收疏水溫度

同樣的和以上我們所說的一個原理，采用集熱裝置去吸收疏水的溫度，降低疏水溫度能夠減少熱力系統(tǒng)內(nèi)部的回?zé)嵝Ч?，同時還能將浪費(fèi)的熱能收集用于它用，可謂是一舉兩得。新型的汽輪機(jī)及熱力系統(tǒng)加熱器中均采用這種集熱構(gòu)件。

二、節(jié)能預(yù)測

2.1 汽輪機(jī)主體方面

2.1.1 通流構(gòu)件的分析

汽輪機(jī)各個工作缸的工作效率低會對熱力系統(tǒng)機(jī)組內(nèi)構(gòu)件熱能消耗率有著非常大的影響。工作缸工作效率低下的主要原因包含以下：

（1）由于機(jī)組構(gòu)件內(nèi)通流部分有污垢造成堵塞現(xiàn)象。

（2）由于機(jī)組構(gòu)件內(nèi)通流部分動靜葉片變形導(dǎo)致通流部分工作不符合要求。

（3）由于工作缸體、隔板的變形導(dǎo)致能量損耗。

（4）由于工作缸體、隔板的動靜間隙較大，導(dǎo)致蒸汽做功不符合標(biāo)準(zhǔn)。

以上原因都會導(dǎo)致汽輪機(jī)內(nèi)部氣壓缸或多或少的溫度在額定溫度之上。

2.1.2 抽汽現(xiàn)象的產(chǎn)生

抽汽現(xiàn)象的發(fā)生主要是因為在抽汽口位置有一部分高溫蒸汽沒有完全做功，這些蒸汽與主汽流相混合形成抽汽。而以上所說的高溫蒸汽的產(chǎn)生是有以下原因：

（1）隔板和汽缸結(jié)合處的環(huán)形間隙較大，造成夾層之間的漏汽過多。

（2）結(jié)合面由于強(qiáng)力的作用發(fā)生曲面變形以及螺栓連接處松動導(dǎo)致隔板之間分面漏汽多。

2.2 熱力系統(tǒng)方面

2.2.1 加熱器分析

加熱器的性能主要通過上端差和下端差來分析、考核。而對于上端差過大的原因包含以下幾點(diǎn)：

（1）汽側(cè)空氣會嚴(yán)重影響傳熱比，因為空氣不屬于良好的傳熱導(dǎo)體，而在加熱器各構(gòu)件之間存在著大量的空氣，這些空氣會導(dǎo)致傳熱效果下降，另一方面這些潮濕的空氣還會腐蝕管道，存在危險隱患。

（2）傳熱管道內(nèi)存在污染，發(fā)生堵塞，降低傳熱比。

2.2.2 系統(tǒng)泄漏情況分析

系統(tǒng)泄漏可以分為兩類，一者內(nèi)漏，二者外漏，這些都是由于系統(tǒng)內(nèi)閥門不符合標(biāo)準(zhǔn)、使用時間過長導(dǎo)致閥門不夠嚴(yán)密、隔離不夠徹底，會導(dǎo)致系統(tǒng)泄漏量較大。而系統(tǒng)內(nèi)不明泄露主要原因是因為鍋爐內(nèi)測導(dǎo)致的，鍋爐內(nèi)下降管排污、反沖洗、底排等閥門關(guān)閉不夠嚴(yán)密。

三、優(yōu)化方向及性能

結(jié)合以上我們所分析的各個問題，對通流部分更換新興汽封，另外可以在設(shè)計環(huán)節(jié)進(jìn)行管道間合理的配置，減少泄漏現(xiàn)象、能量損失。控制泄汽量，最大程度的減少低壓軸封的空氣漏入量，以此提高汽輪機(jī)的效率。根據(jù)汽輪機(jī)及熱力系統(tǒng)的實際情況，我們可以在機(jī)組內(nèi)適當(dāng)?shù)脑黾蛹療嵫b置，一方面可以減少多余的熱量對機(jī)組內(nèi)構(gòu)件的損害，另一方面又收集了多余的能量進(jìn)行二次利用。最后盡最大可能完善優(yōu)化汽輪機(jī)內(nèi)的監(jiān)視測量系統(tǒng)，能夠?qū)崟r把控系統(tǒng)內(nèi)重要的數(shù)據(jù)變化，能夠及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)構(gòu)件的情況，并作出相應(yīng)的處理。經(jīng)過試驗，我們能夠明顯發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過節(jié)能改造后的汽輪機(jī)及其熱力系統(tǒng)有著更高的工作效率，低的能源消耗，經(jīng)濟(jì)性能大幅上升。

四、結(jié)語

總之，對于汽輪機(jī)及熱力系統(tǒng)，不僅僅要看重能源的節(jié)約，還要考慮設(shè)備能否安全運(yùn)行，也就是說，汽輪機(jī)及熱力系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計應(yīng)該以設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行作為基礎(chǔ)。其次，在先進(jìn)性方面，隨著各種新型節(jié)能技術(shù)以及設(shè)備的不斷問世，保證汽輪機(jī)及熱力系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)永遠(yuǎn)都走在行業(yè)的前端，這樣才能夠獲得最佳的節(jié)能效果。最后，汽輪機(jī)及熱力系統(tǒng)節(jié)能建設(shè)的出現(xiàn)也是響應(yīng)國家的號召，我相信在未來的幾年里，汽輪機(jī)及熱力系統(tǒng)節(jié)能建設(shè)能夠迅猛發(fā)展，為國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。

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