火電廠汽輪機(jī)的優(yōu)化運(yùn)行策略分析

劉廣振

（國能（天津）大港發(fā)電廠有限公司，天津 300272）

隨著我國的不斷發(fā)展，各類建設(shè)對(duì)電的需求量正日益增長(zhǎng)，因此就對(duì)火電廠運(yùn)行提出了更高的要求。在火電廠供電運(yùn)行過程中，汽輪機(jī)有著關(guān)鍵的作用，如汽輪機(jī)出現(xiàn)問題將會(huì)影響運(yùn)行穩(wěn)定性與供電安全穩(wěn)定性，但由于傳統(tǒng)火電發(fā)電設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如不進(jìn)行優(yōu)化將會(huì)影響區(qū)域用電質(zhì)量，因此必須結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行改革，以此推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展建設(shè)。

1 火電廠汽輪機(jī)優(yōu)化的意義

1.1 提供轉(zhuǎn)型發(fā)展保障

當(dāng)前國家以及社會(huì)各部門對(duì)能火電廠的重視程度正在日益增加，在《電力“十四五”規(guī)劃》中，火電企業(yè)所能支配的發(fā)電機(jī)組比例從59%減少到54%，電力資源配置的客觀現(xiàn)實(shí)是逐漸底層化，只能把火電作為基礎(chǔ)性支撐的調(diào)峰保障。電力的生產(chǎn)和消費(fèi)呈現(xiàn)新的時(shí)代特點(diǎn)，現(xiàn)受到電力行業(yè)內(nèi)部體制改革的雙重壓迫，已出現(xiàn)力不從心的發(fā)展情況，電力供如不進(jìn)行優(yōu)化與改進(jìn)，將會(huì)脫離可持續(xù)發(fā)展的浪潮，因此需要以可持續(xù)發(fā)展為原則，保證火電廠運(yùn)行的穩(wěn)定性。

1.2 滿足時(shí)代發(fā)展需求

現(xiàn)如今能源衰竭的問題正日益加重，內(nèi)蒙古西部、寧夏、山東、浙江等省份地區(qū)其電量的成交數(shù)量達(dá)到且超出了20%，其原因是由于部分企業(yè)不顧高煤價(jià)產(chǎn)生的成本惡意低價(jià)賣出電力產(chǎn)品，致使電力市場(chǎng)一度失調(diào)，甚至部分企業(yè)出現(xiàn)了零利潤的情況。因此，在汽輪機(jī)優(yōu)化中也需要以節(jié)能控制理論為前提，從整體上提高自身經(jīng)濟(jì)效益，為后續(xù)發(fā)展建設(shè)做好鋪墊。

2 火電廠汽輪機(jī)的工作原理

火電是傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式，也是當(dāng)前我國最主要的能源產(chǎn)出形式，火電廠對(duì)技術(shù)要求非常高，整個(gè)運(yùn)行過程中，需要各種設(shè)備相互配合，才能形成有效的運(yùn)行，保證良好的供電用電質(zhì)量。再經(jīng)過一系列環(huán)形。同時(shí),假設(shè)將鍋爐視為火電廠的基礎(chǔ)設(shè)備，那么，根據(jù)蒸汽能量與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換值還可以劃分為速度級(jí)機(jī)、沖動(dòng)級(jí)機(jī)和反動(dòng)級(jí)汽輪機(jī)。三者的工作原理都是通過蒸汽在噴嘴處膨脹來運(yùn)行的，需要對(duì)此加強(qiáng)關(guān)注力度。

表1 汽輪機(jī)原理

3 火電廠汽輪機(jī)優(yōu)化運(yùn)行的要點(diǎn)

3.1 增強(qiáng)資源利用率

火電廠是電力工業(yè)中比較重要的組成部分，承擔(dān)著我國絕大部分的電力生產(chǎn)建設(shè)，在當(dāng)前能源革命新形勢(shì)下，火電企業(yè)汽輪機(jī)優(yōu)化需要以此作為重要的戰(zhàn)略方針，進(jìn)而使火電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)水平不斷提升。

3.2 減少生態(tài)環(huán)境污染

就近年的社會(huì)發(fā)展環(huán)境來看，在我國各大產(chǎn)業(yè)在發(fā)展過程中，節(jié)能環(huán)保是其追求的共同目標(biāo)，尤其是在電廠鍋爐設(shè)備運(yùn)行中，單我國能耗問題以及其污染問題相對(duì)于發(fā)達(dá)國家較為嚴(yán)重，因此在當(dāng)前能源革命背景下創(chuàng)新發(fā)展十分必要。同時(shí)，在火電廠運(yùn)行中，對(duì)于原材料的使用會(huì)直接采取外部能源供應(yīng)，由于技術(shù)理念不成熟，會(huì)導(dǎo)致很多原材料浪費(fèi)，而通過資源應(yīng)用改革則可以大幅度降低對(duì)能源資源的需求量和使用量，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行集中管理，真正實(shí)現(xiàn)環(huán)保建設(shè)，凸顯出火力發(fā)電企業(yè)的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。

3.3 提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益

火電廠在運(yùn)行過程中的能源消耗較高，且存在一定的危險(xiǎn)性，其中包含裝置系統(tǒng)和能源消耗與應(yīng)用等，一旦發(fā)生事故將會(huì)造成極大的經(jīng)濟(jì)損失甚至是人員傷亡。要想保證火電企業(yè)的穩(wěn)定運(yùn)行，需要減少其在運(yùn)行中外界干擾的程度，避免在企業(yè)發(fā)展運(yùn)行過程中出現(xiàn)任何隱患問題，因此，為了有效減少運(yùn)行所產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，必須對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步提高火電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

4 火電廠汽輪機(jī)優(yōu)化運(yùn)行的策略

4.1 制定合理規(guī)劃

為了更好地促進(jìn)火電汽輪機(jī)優(yōu)化工作的順利進(jìn)行，需要在優(yōu)化之前制定相關(guān)規(guī)劃，要求設(shè)計(jì)人員和管理人員考慮各方面的因素影響，將汽輪機(jī)優(yōu)化流程中各個(gè)方面進(jìn)行有效的控制，充分考慮到改造生產(chǎn)中一些機(jī)組邏輯優(yōu)化問題，降低改造的整體成本，進(jìn)而提升整體效果和質(zhì)量，為后期運(yùn)行以及維護(hù)打下良好的基礎(chǔ)。同時(shí)，需要了解火電企業(yè)的主要側(cè)重點(diǎn)，明確測(cè)點(diǎn)布置和選型方面的問題，結(jié)合多種控制條件與設(shè)計(jì)要求進(jìn)行優(yōu)化，從而提升汽輪運(yùn)行的穩(wěn)定性。

4.2 汽輪機(jī)優(yōu)化方向

（1）鍋爐改造。鍋爐是火電廠汽輪機(jī)優(yōu)化過程中重要的組成部分，鍋爐運(yùn)行過程中，通過燃燒燃料產(chǎn)生熱量，熱能通過汽輪機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。如燃燒部分和熱能傳遞部分，通過熱能動(dòng)力工程可以提升熱能的轉(zhuǎn)換效率，在此過程中，可以為鍋爐配置計(jì)算機(jī)設(shè)備、感應(yīng)裝置等，以此實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，發(fā)揮該技術(shù)在鍋爐應(yīng)用中的效果。鍋爐改造包括燃燒控制器、比例閥、PLC溫度控制系統(tǒng)，實(shí)際應(yīng)用中需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電信號(hào)與爐內(nèi)溫度進(jìn)行對(duì)比，通過運(yùn)用數(shù)學(xué)的計(jì)算方式，提高溫度轉(zhuǎn)換的效率和控制的效率。轉(zhuǎn)化連接系統(tǒng)通過對(duì)溫度的測(cè)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)鍋爐溫度的控制，但會(huì)出現(xiàn)一定的偏差，因此，必須應(yīng)用流化床燃燒技術(shù)，以此克服傳統(tǒng)煤爐燃燒的問題，減少了發(fā)電對(duì)環(huán)境的污染，在綠色可持續(xù)發(fā)展中有著重要的推廣意義。

（2）動(dòng)力傳輸系統(tǒng)改造。汽輪機(jī)是火電力企業(yè)在電力生產(chǎn)過程中較為重要的系統(tǒng)，電廠在實(shí)際工作中對(duì)汽輪機(jī)本體的優(yōu)化與改善空間相對(duì)來說比較小，主要是由于其工作原理、結(jié)構(gòu)和熱力性能已經(jīng)非常成熟。例如，從運(yùn)行工作控制角度來說，配備監(jiān)控（SIS）系統(tǒng)對(duì)大容量機(jī)組實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)控,根據(jù)機(jī)組長(zhǎng)期運(yùn)行所獲得的歷史數(shù)據(jù)結(jié)合等效焓降原理，計(jì)算出加熱器端口差值以及耗能差值，從而使操作流程規(guī)范化，提升機(jī)組效率、減少能源消耗的效果。

（3）汽輪機(jī)十字頭設(shè)計(jì)。如汽輪機(jī)在運(yùn)行中出現(xiàn)高調(diào)門閥桿與十字頭連接不當(dāng)?shù)膯栴}，圓柱銷會(huì)因負(fù)荷變化沖擊而斷裂，導(dǎo)致閥桿下沉損傷螺扣，且當(dāng)螺扣完全損壞后，高調(diào)門門桿徹底掉下，此調(diào)門就為關(guān)閉狀態(tài)失去作用。基于此需要對(duì)進(jìn)行汽輪機(jī)十字頭設(shè)計(jì)，十字頭需要按補(bǔ)充加工圖嚴(yán)格執(zhí)行，要求提升螺母上端（左端）與十字頭內(nèi)孔上端設(shè)計(jì)有3mm間隙，且在加工后需要依次裝入墊環(huán)、提升螺母，園柱銷、螺塞等，其中提升螺母需要與十字頭的配合為動(dòng)配合，而園柱銷要求到旋不動(dòng)為止，閥桿上端與墊環(huán)頂死，提升螺母上端與十字頭間隙仍為3mm。同時(shí)，需要提升螺母上端始終不會(huì)與十字頭接觸，然后旋入閥桿，當(dāng)閥門關(guān)閉時(shí)，作用力會(huì)傳導(dǎo)至墊片，防止汽輪機(jī)受到?jīng)_擊力的影響。

（4）協(xié)調(diào)控制優(yōu)化。協(xié)調(diào)控制能夠?qū)崿F(xiàn)給水流量與主汽流量和機(jī)組負(fù)荷之間的平衡，將燃料和給水比例的大小調(diào)整到適當(dāng)范圍，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)量、燃料量和給水流量等要素的控制，在滿足汽輪機(jī)負(fù)荷工作需求的基礎(chǔ)上，使直流鍋爐所產(chǎn)生的熱量與超臨界汽輪機(jī)消耗的熱量形成穩(wěn)定的平衡關(guān)系。同時(shí)需要進(jìn)一步提高受熱面的承受壓力來提升工質(zhì)的換熱性能，可借助機(jī)組調(diào)節(jié)功能和快速反應(yīng)的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制，從而保障各項(xiàng)主要參數(shù)得到合理調(diào)整。

4.3 優(yōu)化運(yùn)行的注意事項(xiàng)

在火電廠汽輪機(jī)優(yōu)化前期，應(yīng)當(dāng)要求相關(guān)的管理人員與技術(shù)人員明確改造的目標(biāo)，進(jìn)而在優(yōu)化過程中可以加強(qiáng)技術(shù)的指導(dǎo)和管理的控制工作，避免在優(yōu)化過程中任務(wù)量增加的問題出現(xiàn)。在企業(yè)相關(guān)項(xiàng)目投入使用后，應(yīng)當(dāng)對(duì)技術(shù)、設(shè)備、供需、零件的優(yōu)化做系統(tǒng)性的分析和論證，保證前期優(yōu)化的安全性；最后，需要保證火力企業(yè)能源的利用率能夠得到有效提升，結(jié)合實(shí)際發(fā)展情況以及前期所制定的改造目標(biāo)開展轉(zhuǎn)型發(fā)展工作。

5 結(jié)語

火電廠汽輪機(jī)的正常穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)對(duì)電力行業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要影響，要想在當(dāng)下激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境中站穩(wěn)腳步，必須全面提高生產(chǎn)質(zhì)量，建立以節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境為理念的思路，從而不斷提高我國火電廠汽輪機(jī)的運(yùn)行效率，推動(dòng)行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。