發(fā)電廠汽輪機(jī)運(yùn)行節(jié)能降耗策略研究探討

陸福

（華能海南發(fā)電股份有限公司東方電廠，海南 東方572600）

1 引言

在節(jié)能減排，可持續(xù)發(fā)展的大環(huán)境下，如何改進(jìn)汽輪機(jī)組實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排是每個發(fā)電廠都面臨的問題，這既是機(jī)遇，同樣也是挑戰(zhàn)，在電力市場競爭越來越激烈的今天，高效發(fā)電已經(jīng)成為困擾發(fā)電廠的一個難題，所以對汽輪機(jī)組進(jìn)行改進(jìn)已經(jīng)成為一個刻不容緩的課題，誰在這一點(diǎn)上領(lǐng)先一步，誰就可能占有更大的市場。

2 發(fā)電廠汽輪機(jī)的概述及工作原理

汽輪機(jī)是一種借助蒸汽熱能做工的機(jī)械，其是利用沖動作用和反應(yīng)作用的原理。將來自鍋爐的具有一定溫度、壓力的蒸汽經(jīng)主汽閥和調(diào)節(jié)汽閥進(jìn)入汽輪機(jī)內(nèi)，依次經(jīng)過一系列環(huán)形安裝的噴嘴柵和動葉柵而膨脹做功，將其熱能轉(zhuǎn)換成推動汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，通過聯(lián)軸器驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電。膨脹做功后的蒸汽由汽輪機(jī)排汽部分排出，排汽至凝汽器凝結(jié)成水，再送至加熱器、經(jīng)給水送往鍋爐加熱成蒸汽，如此循環(huán)，也就是蒸汽的熱能在噴嘴柵中首先轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?，然后在動葉柵中再使這部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。

3 發(fā)電廠汽輪機(jī)能耗原因

3.1 汽壓和溫度

發(fā)電機(jī)的電能，轉(zhuǎn)化原理就是蒸汽在汽輪機(jī)的動葉中膨脹，產(chǎn)生推動汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)的動能，汽輪機(jī)做功能力的大小取決于進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽焓和進(jìn)入凝汽器的排汽焓的差值。一般來說，機(jī)組的排汽壓力和溫度決定了排汽焓的大??；而汽輪機(jī)的進(jìn)汽壓力和進(jìn)汽溫度越高，進(jìn)汽焓越高，則汽輪機(jī)帶著發(fā)電機(jī)的做功（轉(zhuǎn)化為電能）越多，發(fā)電量越多。而與之相對的進(jìn)汽溫度和壓力低則會使蒸汽焓降減小，單位發(fā)電量的汽耗增加，影響汽輪機(jī)工作效率。進(jìn)汽溫度低甚至還會致使蒸汽機(jī)后面幾級葉片發(fā)生水蝕，縮短機(jī)組的使用壽命。

3.2 凝汽器冷凝系統(tǒng)結(jié)垢或者循環(huán)水不足

凝汽器在生產(chǎn)過程中主要的工作部分是冷凝管，而循環(huán)水的水質(zhì)不高會使汽輪機(jī)組在工作的過程中沉積一層厚厚的污垢，這會減少冷凝管內(nèi)部的流通面積，導(dǎo)致冷凝管的冷卻效果下降，汽輪機(jī)的排汽壓力上升，排汽壓力上升最終導(dǎo)致汽輪機(jī)效率下降。甚至當(dāng)排汽壓力達(dá)到一定的極限后，整個機(jī)組就需要被迫停機(jī)處理。本廠對于循環(huán)水采用的方法為一臺機(jī)組兩臺循環(huán)泵，使用海水進(jìn)行冷卻。導(dǎo)致汽輪機(jī)組冷凝問題的原因有很多，如循環(huán)水中斷或不足，海水水位變低，海水溫度變高，海水的海藻、微生物多等[1]。

3.3 真空系統(tǒng)密封性不夠

對于汽輪機(jī)來說，真空系統(tǒng)的密封性也是影響其工作效率的一大問題，真空下降會使蒸汽做功能力下降，蒸汽流量增加，致使葉片過負(fù)荷；真空下降，會令機(jī)組軸向推力增大，導(dǎo)致機(jī)組軸向位移增大，嚴(yán)重時候甚至?xí)斐赏屏ν哌^負(fù)荷，導(dǎo)致推力軸承溫度升高甚至燒毀。真空下降不僅會增大能源的消耗，增加運(yùn)行成本，也有可能會造成排汽缸等部件變形，進(jìn)而影響到整個汽輪機(jī)組的安全。真空下降的原因有很多，如凝汽器冷卻水較少或中斷，凝汽器水室有空氣積存，熱水井水位升高淹沒凝汽器抽氣口，軸封系統(tǒng)、真空泵運(yùn)行不正常，以及最關(guān)鍵的真空系統(tǒng)泄漏等。

4 解決方法

4.1 優(yōu)化汽輪機(jī)運(yùn)行汽溫

假設(shè)汽輪機(jī)在進(jìn)汽壓力不變的情況下，進(jìn)汽溫度越高，汽輪機(jī)的進(jìn)汽的焓值也就越大，汽輪機(jī)的工作效率也就越高。當(dāng)然，進(jìn)汽溫度不可能無限度提高，過高的進(jìn)汽溫度會造成極大的安全隱患，甚至可能會損壞設(shè)備，所以進(jìn)汽溫度不能超過汽輪機(jī)設(shè)計(jì)所允許的最高溫度。而在直流爐運(yùn)行過程中，其主蒸汽溫度控制往往是通過水煤比進(jìn)行粗調(diào)、減溫水進(jìn)行；再熱蒸汽的控制中往往采用煙氣擋板控制。因此，機(jī)爐協(xié)調(diào)的好壞，減溫水的自動調(diào)節(jié)特性、再熱煙氣擋板自動調(diào)節(jié)特性的好壞，直接影響了汽輪機(jī)的進(jìn)汽溫度，進(jìn)而影響到汽輪機(jī)的工作效率。優(yōu)化機(jī)爐間的協(xié)調(diào)，優(yōu)化減溫水調(diào)節(jié)曲線、煙氣擋板調(diào)節(jié)曲線，正常運(yùn)行中維持主、再熱蒸汽額定參數(shù)運(yùn)行，才能保證汽輪機(jī)組較高的工作效率。

4.2 定期清洗冷凝管

對于如何降低汽輪機(jī)的排汽壓力，首先要定期清洗冷凝管，以減少其內(nèi)污垢的堆積情況，以此來提高能量的交換速度，減少能量交換過程中不必要的消耗；其次保證循環(huán)水的供給和提高循環(huán)水的水質(zhì)，循環(huán)水是影響汽輪機(jī)冷凝效果的重要原因，保證循環(huán)水的供應(yīng)能在一定程度上保證汽輪機(jī)的工作效率。

4.3 凝汽器的真空狀態(tài)

凝汽器的真空狀態(tài)會影響排汽的效果，而如何才能確認(rèn)凝汽器的真空狀態(tài)？這就需要安排專業(yè)人員定期對凝汽器的各個部件的封閉性進(jìn)行監(jiān)測，保證各個部件的密封性都處于最佳狀態(tài)，保證冷卻水的供應(yīng)不間斷，確認(rèn)凝汽器水室內(nèi)部是否有空氣積存，還要控制熱水井水位不至太高，保證軸封系統(tǒng)、真空泵運(yùn)行正常。這樣才能避免凝汽器在工作狀態(tài)中出現(xiàn)真空下降的情況，當(dāng)然，如果在凝汽器工作過程中，真空狀態(tài)出現(xiàn)了下降的情況，就需要馬上進(jìn)行處理，減少額外的能源消耗。