電廠汽輪機(jī)運(yùn)行效率優(yōu)化措施探討

郝城

摘 要：火電廠在發(fā)電過(guò)程中，汽輪機(jī)能量損失占比最大。因此，為降低火電對(duì)環(huán)境造成的污染，需要進(jìn)一步對(duì)電廠汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，提升發(fā)電效率，產(chǎn)生更重大的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：電廠汽輪機(jī)；運(yùn)行效率；優(yōu)化措施

1 汽輪機(jī)的工作原理

汽輪機(jī)是把具有一定溫度和壓力的水蒸汽作為工質(zhì)，將蒸汽的熱能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的回轉(zhuǎn)式原動(dòng)機(jī)，它是一種旋轉(zhuǎn)式的動(dòng)力機(jī)械設(shè)備，是火電和核電的主要設(shè)備之一，用于拖動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，在大型火電機(jī)組中還用于拖動(dòng)鍋爐給水泵。按照熱力性質(zhì)分為凝汽式、軸汽式、背壓式和飽和蒸汽汽輪機(jī)等類型。就凝汽式汽輪機(jī)而言，從鍋爐產(chǎn)生的新蒸汽經(jīng)由主閥門(mén)進(jìn)入高壓缸，再進(jìn)入中壓缸，再進(jìn)入低壓缸，最終進(jìn)入凝汽器。蒸汽的熱能在汽輪機(jī)內(nèi)消耗，變?yōu)檎羝膭?dòng)能，然后推動(dòng)裝有葉片的汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子，最終轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。除了凝汽式汽輪機(jī)，還有背壓式汽輪機(jī)和抽汽式汽輪機(jī)，背壓式汽輪機(jī)可以理解為沒(méi)有低壓缸和凝汽器的凝汽式汽輪機(jī)，它的出口壓力較大，可以提供給供熱系統(tǒng)或其它熱交換系統(tǒng)。抽汽式汽輪機(jī)則是指在蒸汽流通過(guò)程中抽取一部分用于供熱和或再熱的汽輪機(jī)。我國(guó)發(fā)電模式以火力發(fā)電為主，而火電廠汽輪機(jī)主要使用大自然中存在的不可再生的煤炭、石油、天然氣等自然資源作為燃料進(jìn)行生產(chǎn)。首先將燃料放在鍋爐中燃燒使水加熱升溫直至變成蒸汽，將蒸汽通過(guò)主汽閥和調(diào)節(jié)汽閥進(jìn)入汽輪機(jī)內(nèi)，然后再通過(guò)一系列環(huán)型安裝的噴嘴柵和動(dòng)葉柵而膨脹做功，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，通過(guò)聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行做功發(fā)電，膨脹后的蒸汽由汽輪機(jī)排汽部分排出，排汽至凝汽器凝結(jié)成水，再送至鍋爐加熱器加熱成蒸汽，如此循環(huán)，這就是火電廠汽輪機(jī)的生產(chǎn)發(fā)電過(guò)程。

2 電廠汽輪機(jī)的損耗分析

2.1 機(jī)組能量的損耗

汽輪機(jī)是能將蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功的回轉(zhuǎn)式機(jī)械。來(lái)自鍋爐的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)后，依次經(jīng)過(guò)一系列環(huán)形配置的噴嘴和動(dòng)葉，將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。蒸汽在汽輪機(jī)中，以不同方式進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，這種復(fù)雜的運(yùn)行過(guò)程是導(dǎo)致能量損耗的原因。

2.2 啟停能耗

當(dāng)汽輪機(jī)正處于運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)中時(shí)，設(shè)備啟停過(guò)程會(huì)發(fā)生各種參數(shù)變化的狀況，從而導(dǎo)致內(nèi)部溫度場(chǎng)不穩(wěn)定。在這種高壓和高溫的狀態(tài)下，如果參數(shù)處理不當(dāng)，在啟停過(guò)程中的損耗將會(huì)更大。而汽輪機(jī)能量損耗過(guò)大，其工作效率自然也會(huì)降低，使用壽命長(zhǎng)短也會(huì)相應(yīng)減少。

2.3 凝汽器的損耗

凝汽器是汽輪機(jī)熱效率得以傳遞的樞紐。當(dāng)凝結(jié)水中溶氧出現(xiàn)時(shí)，不管是熱傳遞還是汽輪機(jī)設(shè)備都會(huì)受到氧化腐蝕的影響。冬季的時(shí)候，凝汽器一旦出現(xiàn)流量不均的問(wèn)題，便有可能導(dǎo)致汽輪發(fā)電機(jī)組的整體效率有所降低。

3 電廠汽輪機(jī)優(yōu)化措施

3.1 汽輪機(jī)配氣方式的調(diào)節(jié)

傳統(tǒng)汽輪機(jī)的配汽方式在機(jī)組額定功率時(shí)效果較好，不過(guò)在低負(fù)荷狀態(tài)下隨著蒸汽參數(shù)的變化，損耗的熱量也比較多。但三閥式調(diào)節(jié)的汽輪機(jī)可以有效解決這一問(wèn)題，相較于傳統(tǒng)的汽輪機(jī)來(lái)說(shuō)，在低負(fù)荷狀態(tài)下可以及時(shí)調(diào)節(jié)并轉(zhuǎn)變配汽方式。除此之外，汽輪機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中需要注意對(duì)閥點(diǎn)的密封性進(jìn)行定期的檢查，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)省能源的目標(biāo)。

3.2 完善給水泵組

對(duì)于給水泵組的完善應(yīng)該先優(yōu)化給水泵，當(dāng)采用定速給水泵時(shí)，通過(guò)給水操作臺(tái)的調(diào)節(jié)閥組進(jìn)行調(diào)節(jié)，但是在機(jī)組負(fù)荷率較低時(shí)，節(jié)流損失較大，經(jīng)濟(jì)性較差。為了降低能耗、提高效率，采用變頻調(diào)節(jié)，可以有效降低機(jī)組在低負(fù)荷時(shí)的能量損耗，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。

3.3 定期清理高壓管道

當(dāng)高壓管道內(nèi)部的水呈現(xiàn)低溫狀態(tài)時(shí)，則需要大量的燃料來(lái)對(duì)管道進(jìn)行加熱，在加熱的過(guò)程中將會(huì)產(chǎn)生大量的煙，所以一部分的能量會(huì)注定浪費(fèi)。由此可見(jiàn)，水溫的高低調(diào)節(jié)優(yōu)化工作很有可能會(huì)對(duì)燃料是否充足有著十分密切的關(guān)系。因此，在對(duì)水溫加熱過(guò)程中要適當(dāng)考慮燃料是否合理和適量，并對(duì)高壓管進(jìn)行合理的分析和管理，從而讓熱傳遞效率和汽輪機(jī)供熱功率保持較為不錯(cuò)的水平。

3.4 密封系統(tǒng)優(yōu)化形式

汽輪機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中，熱能的損耗是不可避免的事情。所以，為了能夠讓汽輪機(jī)的效率達(dá)到較高的目標(biāo)，就應(yīng)該利用一定的方式將熱能的損耗降到最低。而降低熱耗的最好方式，則是讓汽輪機(jī)保持一定的密封性。除此之外，還要對(duì)凝汽器和相關(guān)閥門(mén)等設(shè)備做出相應(yīng)的要求。

3.5 回?zé)峒訜崞鲀?yōu)化

給水回?zé)峒訜崾菑钠啓C(jī)的某些中間級(jí)抽出部分做過(guò)功的蒸汽，送入回?zé)峒訜崞髦屑訜徨仩t給水的過(guò)程，與之相對(duì)應(yīng)的熱力循環(huán)稱之為回?zé)嵫h(huán)。回?zé)峒訜岬淖饔檬菫榱颂岣咤仩t的給水溫度，使工質(zhì)在鍋爐內(nèi)的平均吸熱溫度提高，提高了熱經(jīng)濟(jì)性，并且回?zé)岢槠麤](méi)有進(jìn)入凝汽器，使汽輪機(jī)的凝氣流量減小，減小了冷源損失，提高了汽輪機(jī)的效率。所以回?zé)峒訜崞髟诨痣姲l(fā)電機(jī)組中有著重要的作用。優(yōu)化汽輪機(jī)的不同級(jí)別抽汽，當(dāng)抽汽壓力變高時(shí)，該級(jí)抽汽的能級(jí)將會(huì)更高。

3.6 控制汽輪機(jī)凝結(jié)器運(yùn)行的狀態(tài)

當(dāng)凝結(jié)器處于理想的真實(shí)狀態(tài)下時(shí)，汽輪機(jī)也能夠達(dá)到最為理想的工作狀態(tài)。這種情況下汽輪機(jī)運(yùn)行效率會(huì)大幅度提升，而且鍋爐消耗的煤量也會(huì)減少，有利于汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)效益水平的提高，對(duì)汽輪機(jī)使用壽命的延長(zhǎng)也具有積極的意義。因此為了能夠保證汽輪機(jī)凝結(jié)器具備理想的真實(shí)狀態(tài)，需要做好以下幾個(gè)方面的工作：首先，在汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，通常每隔十天左右要對(duì)其真實(shí)封閉性進(jìn)行試驗(yàn)，日常運(yùn)行中經(jīng)常對(duì)汽輪機(jī)凝結(jié)器進(jìn)行檢修，看其是否存在泄漏，一旦發(fā)現(xiàn)封閉性達(dá)不到具體要求的情況要及時(shí)采取有效的措施加以處理。其次，經(jīng)常檢查射水泵的運(yùn)行現(xiàn)狀，并對(duì)射水泵水箱的水位進(jìn)行觀察，確保其與實(shí)際要求相符。在具體運(yùn)行過(guò)程中，還要借助于自動(dòng)化控制設(shè)備來(lái)對(duì)射水泵水箱內(nèi)的水溫進(jìn)行控制，使其保持在規(guī)定的溫度范圍之內(nèi)。最后，對(duì)于循環(huán)水的水質(zhì)要進(jìn)行有效控制，定期對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢查，對(duì)于凝結(jié)器產(chǎn)生水垢時(shí)，要及時(shí)對(duì)水垢進(jìn)行清理，避免水垢存在影響凝結(jié)器的運(yùn)行效率。

4 汽輪機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)分析

在電力發(fā)展過(guò)程中，汽輪機(jī)在其中起到了重大的作用，且為了提升汽輪機(jī)的效率，并減少能源消耗，電力企業(yè)應(yīng)該對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行不斷的改善和優(yōu)化。汽輪機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是提高效率和降低能耗，在科學(xué)技術(shù)的不斷改進(jìn)和發(fā)展下，技術(shù)設(shè)備也正在不斷創(chuàng)新。雖然現(xiàn)階段提高效率并降低能耗的效果并不是十分明顯，但未來(lái)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)化的效率卻會(huì)不斷提升。如此可見(jiàn)，汽輪機(jī)的未來(lái)發(fā)展還是十分可期的。

5 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)社會(huì)發(fā)展帶動(dòng)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，絕大部分行業(yè)與前些年相比都有所進(jìn)步，對(duì)能源的需求也呈現(xiàn)出幾何式增長(zhǎng)。我國(guó)能源的整體利用效率與世界先進(jìn)國(guó)家相比低11%左右，而我國(guó)火電裝機(jī)占比超過(guò)60%，所以如何提升電廠汽輪機(jī)效率及電廠的經(jīng)濟(jì)性，已經(jīng)成為相關(guān)技術(shù)人員迫切需要解決的問(wèn)題。

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