汽輪機能耗高的原因分析與方法

摘要：伴隨著全球工業(yè)化的快速發(fā)展，環(huán)境問題和能源問題呈現(xiàn)出危機形勢，人們都意識到了實施可持續(xù)發(fā)展的重要性。在工業(yè)化的生產(chǎn)當中，工業(yè)汽輪機的運作是能源消耗大戶，汽輪機的性能指標和其運行特性就對節(jié)能減排顯得十分重要，同時通過節(jié)能降耗措施的實施，能促進電廠綜合運行成本的降低，所以我們要分析汽輪機能耗高的原因，結(jié)合本人在深圳能源集團東莞樟洋電廠的一些工作經(jīng)驗對其進行研究之后做出改進措施。

關(guān)鍵詞：汽輪機;能耗高;原因分析;方法

汽輪機主輔機是火電廠進行運行發(fā)電的主要耗能來源，氣輪機在運作過程當中節(jié)能源運行對整個電廠的發(fā)電效率有著重要的意義。電廠的汽輪機在運作的過程當中，要做到對機組和各個輔助設(shè)備進行調(diào)整，選擇相應(yīng)合適的啟停辦法和啟停點最后才能達到降低能耗的作用，只有從當中的細節(jié)措施進行做起才可以在最終達到節(jié)能減排目的。

一、汽輪機耗能高的成因

1.凝汽裝置的冷凝管堵塞

當凝汽裝置在正常工作的時間起主要作用的部分是冷凝管，當在工作當中如果發(fā)生冷凝管堵塞的情況就會帶來不必要的麻煩，就會使凝汽裝置的換熱面積減少，從而導(dǎo)致冷凝管的冷卻效果下降從而引起蒸汽凝結(jié)裝置的水溫升高，進而導(dǎo)致熱力循環(huán)變壞最后導(dǎo)致汽輪機的排氣壓力上升從而加快能量損耗。其堵塞的主要原因是由于在循環(huán)水當中存在雜物導(dǎo)致冷凝管堵塞，當冷凝管堵塞時導(dǎo)致汽輪機排氣壓力急劇增加時就應(yīng)該使凝汽裝置迅速停止工作，然后進行檢查維修。所以工作人員對汽輪機的壓力上升監(jiān)測的工作就是十分必要的。本文以深圳能源集團東莞樟洋電廠的凝氣式汽輪機為例，其冷凝裝置為箱型表面式冷凝器，汽輪機的排氣壓力升高，為了查明原因工作人員定期使用手持式測溫儀進行測溫，記錄相應(yīng)溫度最后進行數(shù)據(jù)對比分析，經(jīng)過多日觀察分析發(fā)現(xiàn)入口溫度升高明顯，最后進行檢修拆解凝汽器發(fā)現(xiàn)冷凝管因防腐漆脫落碎片、雜物垃圾等發(fā)生了堵塞，同時也導(dǎo)致凝汽器膠球清洗裝置的收球網(wǎng)入口處被雜物碎片阻塞影響了收球率，經(jīng)清理恢復(fù)后運行情況大為好轉(zhuǎn)。所以說在一定的情況下冷凝管堵塞會引起溫度的變化，導(dǎo)致冷凝效果變差。

2.冷凝器的冷卻管系統(tǒng)出現(xiàn)水垢

凝汽裝置的主要作用是提高汽輪的熱傳遞效率，當凝汽裝置或單測凝氣器出現(xiàn)故障不能夠正常工作時，就會導(dǎo)致大量的熱量損耗浪費大量能源，更會影響整個汽輪機系統(tǒng)的正常運行。在現(xiàn)實的生產(chǎn)過程當中凝汽裝置出現(xiàn)水垢大多數(shù)是由于水質(zhì)不佳所造成的，進而導(dǎo)致了污垢的沉積，減少了冷凝管的流通面積，從而影響冷凝管的整體傳熱工作效率，也會使汽輪機體的排氣壓力升高。因此汽輪機在工作的時間段要安排工作人員對水質(zhì)進行檢測，通過對水中的鈉離子和鈣離子含量進行檢測，如凝汽器出口處循環(huán)水鈉離子和鈣離子含量嚴重超過50ug/L的控制指標，并與入口處循環(huán)水鈉離子和鈣離子含量檢測值進行對比，可以分析出凝汽器冷卻系統(tǒng)是否存在結(jié)垢現(xiàn)象，如結(jié)垢嚴重將導(dǎo)致凝汽器冷卻效果變差，冷卻效率降低，導(dǎo)致汽輪機排氣壓力升高?？刹捎迷诰€化學(xué)清洗的方式對凝汽器冷凝管進行除垢。

3.凝結(jié)水過冷度高

凝結(jié)水過冷度是凝汽器熱井中凝結(jié)水的過冷卻度，凝結(jié)水溫度與凝汽器在排汽壓力下對應(yīng)的飽和溫度之差。

溫度公式：△tn=ts-tc

式中：△tn——凝結(jié)水過冷度;

ts——凝汽器絕對壓力下的飽和溫度;

tc——凝汽器熱井中凝結(jié)水溫度。

凝結(jié)水過冷度越大，說明被冷卻水帶走的熱損失量越大，而這部分熱損失要靠多燃燒燃料來彌補，從而導(dǎo)致整個熱力系統(tǒng)熱經(jīng)濟性減低，實例計算結(jié)果表明，當凝結(jié)水過冷度增加2℃時，新蒸汽等效焓降減少0.457kj/kg，機組效率相對降低0.051%，標準煤耗增加0.198g/kwh。可見凝結(jié)水過冷度對機組的經(jīng)濟運行有明顯的影響。

4.凝汽器真空系統(tǒng)封密不足

根據(jù)熱力學(xué)知識，機組正常運行時，凝汽器內(nèi)的排汽壓力可由與其對應(yīng)的飽和蒸汽溫度來確定，飽和蒸汽溫度計算公式如下：

ts=tw1+δt+△t（1）

△t=tw2-tw1

式中ts——凝汽器內(nèi)排汽壓力相對應(yīng)的飽和蒸汽溫度，即排汽溫度，℃;

tw1——凝汽器進口循環(huán)冷卻水溫度，℃;

tw2——凝汽器出口循環(huán)冷卻水溫度，℃;

△t——循環(huán)冷卻水溫升，℃;

δt——凝汽器傳熱端差，℃。

由式（1）可知，凝汽器排汽溫度ts取決于凝汽器進口冷卻水溫tw1、冷卻水溫升△t和端差δt。又因凝汽器排汽壓力ps是排汽溫度ts的單值函數(shù)，所以有：

ps=θ（tw1，δt）（2）

上式說明，各自變量的數(shù)值越小，凝汽器排汽壓力ps和排汽溫度ts也就越小，排汽壓力的降低，增大了蒸汽的理想焓降，使更多的熱能在汽輪機中轉(zhuǎn)變的機械能，同時釋放給循環(huán)水的冷源損失也相應(yīng)地減小了，從而提高了機組運行的經(jīng)濟性。

二、針對凝氣式汽輪機能耗高所采取的解決辦法

1.針對凝汽器冷凝管堵塞問題的處理對策

結(jié)合現(xiàn)實工作經(jīng)驗深圳能源集團東莞樟洋電廠為新建投產(chǎn)機組，在投產(chǎn)初期凝汽器、循環(huán)水系統(tǒng)中存在著設(shè)備生產(chǎn)、儲存運輸、安裝過程中可能遺留的一些雜物，所以在有停機檢修時對凝結(jié)水系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)進行檢查清理是十分必要的，正常長期投產(chǎn)機組存在堵塞冷凝管的雜物垃圾可能多來源于循環(huán)水系統(tǒng)冷卻塔分水板塑料件的老化破碎物。正常運行期間主要利用凝汽式汽輪與循環(huán)水反沖洗方法清理混汽設(shè)備的冷凝管堵塞問題和停機檢修清理堵塞的兩種方式，但是都有各自的缺點。停機處理就會影響發(fā)電廠的正常工作，不僅帶來了能源損耗更使發(fā)電工作暫停，不僅所消耗能量非常多，所以一般都會長期監(jiān)視凝汽器的運行狀況避免問題的出現(xiàn)，當出現(xiàn)問題時再去采取更加簡單有效的方法進行處理。

2.針對凝汽器結(jié)垢的處理方式

通過實踐得知，在處理凝汽式冷卻系統(tǒng)污垢的各種方法中，化學(xué)在線清理方式是比較常用的，化學(xué)在線清理方法為：在凝汽器循環(huán)水入口處投放化學(xué)清洗藥劑，并且能適當有效的控制其濃度，一般加藥濃度為500～1000mg/L，自動的控制其加量情況，在加藥之后的過程當中，每隔10 分鐘要對循環(huán)出水口的PH值進行監(jiān)測，在合理范圍內(nèi)控制PH值，一般控制PH值在2～3，整個化學(xué)清洗過程約在6個小時左右，并且對循環(huán)水的鈉離子和鈣離子含量情況要實時監(jiān)測，在完成了整個清洗過程后 ，其效果顯著。針對性地對污垢進行了處理，凝汽器汽輪機的排汽壓力也得到了顯著的下降。

3 .針對凝結(jié)水過冷度高的問題處理對策

凝結(jié)水過冷度高的處理須從設(shè)計、檢修以及運行維護各環(huán)節(jié)采取措施。首先在冷卻水管的設(shè)計布局中，要留有足夠的蒸汽通道保證汽流均勻進入各區(qū)域并保證部分排氣可直接通至凝汽器底部;凝汽器入口至抽氣口的路徑應(yīng)盡可能直接，且有足夠流通面積，蒸汽進入管束的流速不超過40m/s至50m/s，蒸汽沿程阻力盡量小，以減少汽阻;合理選擇凝汽器內(nèi)的淋水裝置，優(yōu)化設(shè)計循環(huán)冷卻水量;汽輪機排氣口與凝汽器的連接采用柔性連接，以防止運行中膨脹不暢導(dǎo)致空氣的漏入。運行中保證真空嚴密性，投運行軸封，將軸封壓力控制在規(guī)定值內(nèi)防止空氣從軸封漏入;對凝結(jié)水水位嚴格把控保持在正常范圍內(nèi)，防止凝結(jié)水水位過高造成凝結(jié)水過冷卻現(xiàn)象;加強凝結(jié)水質(zhì)監(jiān)督防止凝汽器冷卻水管泄漏造成凝結(jié)水硬度超標過冷度增大。

4 .處理真空系統(tǒng)封密不足問題

汽輪機組真空度降低時的現(xiàn)象主要有排氣溫度升高;真空表計指示降低;機組出現(xiàn)振動增加;凝結(jié)水含氧量上升。大致的原因有軸封供氣不足或中斷導(dǎo)致不凝結(jié)氣體從外都漏入;凝結(jié)水位過高或滿水使汽輪機排氣壓力升高;低壓缸結(jié)合面、法蘭或焊縫、凝汽器鈦管等泄漏;真空泵組故障，正常運行時須定期做真空系統(tǒng)的嚴密性試驗，試驗時，機組在額定負荷的80%以上，在停止真空泵的條件下試驗時間為（6～8）min，取后5min真空下降速度的平均值，100mw及以下機組的真空下降速度不高于400pa/min;凝汽器內(nèi)鈦管結(jié)垢影響熱交換;循環(huán)水溫度升高，根據(jù)實踐經(jīng)驗循環(huán)水溫升高5℃，真空約降低1%;循環(huán)水中斷或不足;凝汽器熱負荷過高等。影響汽輪機組真空的因素來自設(shè)計、安裝、檢修、運維管理諸多方面，需認真監(jiān)視及時發(fā)現(xiàn)問題、查明原因，采取對應(yīng)的措施解決，確保機組的安全經(jīng)濟運行。

結(jié)語：隨著信息時代自動化工業(yè)的到來，雖說在對于設(shè)備的改進方面會有不同程度的措施，但汽輪機目前還是電廠的主要設(shè)備，所以我們要在工作當中對設(shè)備所出現(xiàn)的能耗高和故障進行分析研究，進而采取合適的方式對設(shè)備進行改進，對所出現(xiàn)的高能耗采取節(jié)能措施從而避免能源的浪費。本文針對現(xiàn)實當中所出現(xiàn)的冷凝管堵塞、冷卻管積垢、凝結(jié)水過冷度高、和凝汽器真空不足等問題進行合理分析，并且針對問題給出了解決方案得到實施并且?guī)砹肆己玫某晒?/p>

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作者簡介：

陳霖彬（1984.9-），男，漢族，廣東汕頭人，大學(xué)?？茖W(xué)歷。深圳能源集團股份有限公司東莞樟洋公司，鍋爐安裝工技師。