汽輪機(jī)運(yùn)行中節(jié)能降耗研究

摘要：汽輪機(jī)作為電廠的重要設(shè)備，其運(yùn)行過程中能源消耗量大，為了提高汽輪機(jī)運(yùn)行過程中的節(jié)能降耗效果，需要加強(qiáng)對汽輪機(jī)進(jìn)行運(yùn)營管理和技術(shù)改良，針對當(dāng)前汽輪機(jī)能源高的問題采取具有針對性的調(diào)整措施，提升汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的水平，為電廠經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的全面提升奠定良好的基礎(chǔ)。文中針對我廠NZK145-13.2/535/535型直接空冷凝汽式汽輪機(jī)運(yùn)行過程中存在的問題入手，分析了電廠汽輪機(jī)節(jié)能降耗的操作基礎(chǔ)條件，并進(jìn)一步對電廠汽輪機(jī)運(yùn)行中的節(jié)能降耗的實際操作進(jìn)行了具體闡述。

關(guān)鍵詞：電廠汽輪機(jī);運(yùn)行;節(jié)能降耗;直接空冷;具體闡述

1 #1、2機(jī)組汽輪機(jī)簡介

我廠1、2號機(jī)組為NZK145-13.2/535/535型東方汽輪機(jī)廠設(shè)計制造的超高壓、一次中間再熱、單軸、沖動式、雙缸雙排汽、直接空冷凝汽式汽輪機(jī)，額定功率為145MW。高中壓部分設(shè)計為雙層缸，高壓通流部分設(shè)計為反向流動，低壓缸為對稱分流式，也采用雙層缸結(jié)構(gòu)，機(jī)組總長約14.39m。來自鍋爐過熱器的新蒸汽通過主蒸汽管進(jìn)入高壓主汽調(diào)節(jié)閥，再經(jīng)4根高壓主汽管和裝在高中壓外缸中部的4個高壓進(jìn)汽管分別從上下方向進(jìn)入高壓內(nèi)缸中的噴嘴室，然后進(jìn)入高壓通流部分。再熱蒸汽通過2根熱段再熱汽管進(jìn)入中壓聯(lián)合汽閥，再經(jīng)4根中壓主汽管從高中壓外缸中部上下方向進(jìn)入中壓通流部分。低壓部分為對稱分流雙層缸結(jié)構(gòu)。蒸汽由低壓缸中部進(jìn)入通流部分，分別向前后兩個方向流動，經(jīng)2×4個壓力級做功后向下排入排汽裝置。

2 電廠汽輪機(jī)節(jié)能降耗概述

電廠汽輪機(jī)運(yùn)行過程要想達(dá)到節(jié)能降耗的效果，則需要從經(jīng)濟(jì)層面和技術(shù)層面進(jìn)行綜合考慮。通過認(rèn)真計算投入與產(chǎn)出之間的經(jīng)濟(jì)效益，避免盲目節(jié)能而無視實際經(jīng)濟(jì)效益的現(xiàn)象發(fā)生，對運(yùn)行改良成本與實際節(jié)能收效進(jìn)行對比，確保節(jié)能過程中通過節(jié)省電廠運(yùn)營費(fèi)用，從而提升電廠的實際經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)前電廠在不斷發(fā)展過程中，汽輪機(jī)運(yùn)行中已具有十分成熟的技術(shù)保障，通過對汽輪機(jī)進(jìn)行技術(shù)改良，能夠?qū)ζ啓C(jī)能源轉(zhuǎn)化率與熱效率狀況進(jìn)行不斷提升，以此來達(dá)到降低能耗的目的。

3 電廠汽輪機(jī)運(yùn)行過程中存在的問題

3.1汽輪機(jī)組運(yùn)行中存在高能耗問題

運(yùn)行中的汽輪機(jī)，外缸和噴嘴室容易發(fā)生變形，這種情況下軸端氣封和隔板汽封之間會發(fā)生漏氣現(xiàn)象，低壓缸也會有嚴(yán)重的汽邊水蝕情況發(fā)生，氣閥出現(xiàn)壓損，從而導(dǎo)致熱力系統(tǒng)發(fā)生泄漏。另外，運(yùn)行中的空冷汽輪機(jī)組，當(dāng)環(huán)境溫度高或空冷冷卻翅片及管束換熱差時，會導(dǎo)致排汽裝置真空不足，相關(guān)參數(shù)與運(yùn)行負(fù)荷達(dá)不到有效的匹配度，這就會導(dǎo)致運(yùn)行能耗增加，造成電廠運(yùn)行成本升高。

3.2空冷凝汽器現(xiàn)存問題

空冷凝汽器受外界氣候影響較大，風(fēng)沙天氣，大量的沙塵會堆積在翅片管處，使翅片管熱阻提升，破壞凝汽器正常的傳熱能力。另外，電廠汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，凝結(jié)水中容易出現(xiàn)溶氧超標(biāo)問題，這就降低空冷汽輪機(jī)自身的傳熱能力，導(dǎo)致設(shè)備和管道出現(xiàn)腐蝕。而且在冬季運(yùn)行過程中，空冷凝汽器流量容易出現(xiàn)異常不均，氣體凝集會形成設(shè)備死區(qū)，影響汽輪機(jī)運(yùn)行的效率。

3.3主蒸汽溫度及壓力

汽輪機(jī)工作過程中主熱蒸汽溫度與壓力較低，會大大提高機(jī)組工作時的額外熱能消耗，降低了汽輪機(jī)的工作效率。當(dāng)在保證汽輪機(jī)安全運(yùn)行的過程中提高汽輪機(jī)進(jìn)汽初參數(shù)，蒸汽流量會明顯下降，對汽輪機(jī)機(jī)組工作狀態(tài)和效率會產(chǎn)生直接影響。

3.4真空度

在汽輪機(jī)正常運(yùn)行過程中，保持合理的真空度是其最基本的工作條件，其對于汽輪機(jī)的工作效率有著最直接的影響關(guān)系，進(jìn)而對汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益也會產(chǎn)生影響。在汽輪機(jī)運(yùn)行過程中，其真空嚴(yán)密性會直接影響內(nèi)部真空系統(tǒng)內(nèi)所漏入空氣量的多少，在汽輪機(jī)整體系統(tǒng)當(dāng)中，易出現(xiàn)漏氣的部位包括低壓缸防爆門、低壓汽封、凝結(jié)水泵、各管道抽氣閥門等多個設(shè)備。

3.5汽缸效率

汽缸是作為汽輪機(jī)最基礎(chǔ)的組成部分，其工作效率會直接影響汽輪機(jī)的工作狀態(tài)和機(jī)組的能源消耗水平。在安裝過程中，如果安裝人員出現(xiàn)操作失誤，對汽缸的質(zhì)量產(chǎn)生影響將會直接影響汽缸效率?；蛟谌粘＞S護(hù)中，未對汽缸轉(zhuǎn)子進(jìn)行科學(xué)養(yǎng)護(hù)，所導(dǎo)致的氣缸的工作效率低于標(biāo)準(zhǔn)值，從而造成能源浪費(fèi)。

3.6流通性

在汽輪機(jī)正常運(yùn)行中，其蒸汽流通特性會對其能耗效果產(chǎn)生直接影響。在實際工作當(dāng)中，如果蒸汽流通正常，汽輪機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下工作，不會造成較大的熱耗損失。但如果蒸汽流通不正常，如葉片斷裂、動葉通流部分結(jié)構(gòu)、噴嘴堵塞、機(jī)組背壓過高等因素所導(dǎo)致汽輪機(jī)排汽受阻，就會使熱損失增大，造成能源浪費(fèi)。

3.7機(jī)組出力系數(shù)

在國內(nèi)電網(wǎng)運(yùn)行過程中，不同地方不同時間對于電量需求不同，因此電力負(fù)荷會經(jīng)常性的發(fā)生較大的變化，時常調(diào)峰運(yùn)行，為了電力系統(tǒng)能夠完成對用戶需求的滿足，保證在峰谷起伏階段的良好狀態(tài)，汽輪機(jī)必須要反復(fù)的調(diào)整功率，已解決電力負(fù)荷問題，這會較大程度的增加汽輪機(jī)的工作頻率，并為其帶來較大的能源消耗。

3.8凝汽器端差及各加熱器端差

3.8.1端差為正值說明凝結(jié)水過冷卻，會導(dǎo)致凝結(jié)水易吸收空氣，使凝結(jié)水的含氧量增加，加快了設(shè)備管道系統(tǒng)的腐蝕，降低了設(shè)備使用的安全性和可靠性;因為凝結(jié)水溫度低，在各加熱器加熱就要多耗抽氣量。端差為負(fù)值說明空冷風(fēng)機(jī)出力不足，凝結(jié)水冷卻不足，導(dǎo)致真空達(dá)不到要求，影響汽輪機(jī)做功效率。

3.8.2加熱器端差有上端差和下端差，上端差增大為疏水調(diào)節(jié)裝置異常，導(dǎo)致高加水位高或高加泄漏，減少了鋼管和蒸汽的接觸面積，影響熱效率，嚴(yán)重時可能導(dǎo)致汽輪機(jī)進(jìn)水。下端差過小可能為抽氣量小，可能為抽汽電動門或逆止門未全開;或疏水水位低，部分蒸汽未凝結(jié)即進(jìn)入下一級，排擠下一級抽汽，影響機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。

3.9汽輪機(jī)蒸汽管道泄漏及閥門的內(nèi)漏、外漏及除氧器的排氣量

3.9.1汽輪機(jī)蒸汽管道泄漏及閥門的內(nèi)漏、外漏，都會導(dǎo)致額外的汽水流失，使汽輪機(jī)汽耗率和熱耗率增大，并會影響凝汽器真空，影響汽輪機(jī)做功效率。

3.9.2除氧器排氧門的開度，應(yīng)根據(jù)具體負(fù)荷及給水溶解氧確定，不宜過大，否則會導(dǎo)致汽輪機(jī)汽耗率增大，熱損失增大。

4 電廠汽輪機(jī)運(yùn)行節(jié)能降耗的對策

4.1汽輪機(jī)組本體優(yōu)化

4.1.1安裝質(zhì)量。其主要體現(xiàn)在通流部分間隙，電廠對這方面應(yīng)該引起重視，通過檢修調(diào)整是可以得到改善的。

4.1.2葉片改進(jìn)。各級動靜葉片均選擇新型高效變截面扭曲型葉片，提高葉片剛性，以便于降低二次流損失，提升熱效率。

4.1.3汽封結(jié)構(gòu)改進(jìn)。例如將高壓葉片頂部兩齒平汽封形式更改為四齒高低齒汽封，以減小漏氣損失;對對低壓末級及次級動葉頂部裝設(shè)汽封，并縮小都動葉頂部間距，縮減漏氣量的同時提升了各級效率。

4.2對汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)進(jìn)行完善

4.2.1在熱力系統(tǒng)的設(shè)計和使用中，針對其存在的工質(zhì)利用率不足現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)最大化保證工質(zhì)工質(zhì)的回收及再利用比率，全力規(guī)避工質(zhì)的無端浪費(fèi)，從設(shè)計層次提升能量使用水平，從而提升機(jī)組運(yùn)行效率和經(jīng)濟(jì)性效益。

4.2.2蒸汽管道泄漏及閥門泄漏問題的治理。定期的對熱力系統(tǒng)及管道閥門進(jìn)行查漏。

4.2.3合理的控制加熱器及凝汽器端差。

4.3保證汽輪機(jī)運(yùn)行時的給水溫度

給水溫度變化，直接影響到鍋爐燃料量的變化，影響到鍋爐燃燒，如果給水溫度偏低，水在鍋爐中就需要吸收更多的熱量，一方面使鍋爐供電煤耗增加，另一方面使排煙溫度增加，排煙熱損失增加。

4.3.1保證高加投入率。機(jī)組啟停時嚴(yán)格按規(guī)定投入或解列高加;加強(qiáng)高加運(yùn)行維護(hù)，防止運(yùn)行操作不當(dāng)導(dǎo)致高加保護(hù)動作解列。保持高加水位穩(wěn)定;清洗高加水側(cè)管壁換熱管，可以清除管內(nèi)沉積物管外結(jié)垢臟污，使管壁換熱效率充分增加，并減少了管壁的泄漏機(jī)會，進(jìn)而提高高加投入率。

4.3.2機(jī)組大小修時對加熱器進(jìn)行檢漏。檢查加熱器鋼板有無漏點(diǎn)，檢查高加筒體的密封性發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)應(yīng)及時清除。

4.3.3在保持最佳真空的情況下合理的控制凝結(jié)水端差，保持良好的凝結(jié)水品質(zhì)及溫度，從而提高給水溫度。

4.4積極維護(hù)汽輪機(jī)凝汽器的最佳真空

維持汽輪機(jī)凝汽器最佳真空的優(yōu)勢一方面可以加強(qiáng)汽輪機(jī)做功效率和能力，另一方面能夠有效的減少燃料的使用量，提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)效率。保持凝汽器真空的主要措施包括：

4.4.1要保持機(jī)組的嚴(yán)密性，要堅持每月對汽輪機(jī)組進(jìn)行一次真空嚴(yán)密性試驗。同時要加強(qiáng)機(jī)組水環(huán)式真空泵的維護(hù)修理，檢測水環(huán)式真空泵運(yùn)行中水位水溫是否符合規(guī)定。

4.4.2要保持空冷系統(tǒng)的正常運(yùn)行，嚴(yán)格控制蒸汽品質(zhì)，防止空冷到冷卻管壁內(nèi)部結(jié)垢，保持空冷冷卻翅片及管壁的清潔度，定期對空冷島冷卻翅片進(jìn)行清掃，必要時用除鹽水進(jìn)行沖洗，在冬季環(huán)境溫度較高時，可通過投入空冷噴淋裝置或手動加大單排空冷風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速至55HZ（我廠空冷風(fēng)機(jī)為進(jìn)口產(chǎn)品，頻率最大可加至55HZ）來維持機(jī)組最佳真空。

4.4.3保持正常的凝汽器水位，凝汽器水位高，凝汽器空間減少，會影響汽輪機(jī)排氣及真空值，嚴(yán)重時會導(dǎo)致汽輪機(jī)進(jìn)水，威脅機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4.5再熱器減溫水的用量

在機(jī)組負(fù)荷不變的情況下，如果再熱器減溫水用量變大，就會導(dǎo)致中壓缸做功增多，高壓缸做功減少，高壓缸的做功能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于中壓缸，這樣就會導(dǎo)致汽輪機(jī)整體做功能力下降，汽耗率增大，不利于機(jī)組節(jié)能減排。因此再熱器溫在運(yùn)行調(diào)整中，因盡量用煙氣擋板或者通過吹灰及燃燒調(diào)整解決，盡量避免使用減溫水。

4.6加強(qiáng)汽輪機(jī)運(yùn)行管理

4.6.1我廠#1、2汽輪機(jī)組采用高中壓聯(lián)合啟動方式，在冷態(tài)啟動前24小時投入汽缸預(yù)暖裝置，將高中壓內(nèi)缸溫度加熱到150℃以上，在機(jī)組啟動過程中大大縮短了暖缸時間，減少了鍋爐啟動用油，也能夠使機(jī)組高中壓缸均勻膨脹，保證了機(jī)組啟動的安全性。

4.6.2正常運(yùn)行時采用采用定滑定方式來運(yùn)行汽輪機(jī)，即在極低負(fù)荷時為了保持鍋爐水循環(huán)工況及燃燒的穩(wěn)定性、給水泵軸臨界轉(zhuǎn)速的限制，因而采用低水平的定壓調(diào)節(jié);在高負(fù)荷區(qū)域采用噴嘴調(diào)節(jié)，用改變通流面積的的方法（定壓）以保持機(jī)組的高效率;在中間負(fù)荷區(qū)采用一個（或兩個）調(diào)速汽門關(guān)閉處于滑壓運(yùn)行狀態(tài)，此時通過鍋爐調(diào)整壓力來加減負(fù)荷。且定滑定運(yùn)行方式適應(yīng)負(fù)荷變化能力強(qiáng)，能滿足機(jī)組一次調(diào)頻的需要，此種方式也由于只有一個調(diào)速汽門未全開，從而減少了節(jié)流損失，因而降低機(jī)組的低周熱疲 勞損傷。

4.7汽輪機(jī)的停機(jī)

在汽輪機(jī)運(yùn)行中，選擇適當(dāng)?shù)臅r機(jī)停機(jī)能夠降低設(shè)備的溫度和能源的消耗。例如在正常運(yùn)行中采用滑參數(shù)方式進(jìn)行停機(jī)處理，不僅能夠充分利用鍋爐的余熱進(jìn)行發(fā)電，而且還能有效的降低鍋爐、汽輪機(jī)等設(shè)備溫度，有利于機(jī)器的維修和護(hù)理。

5 結(jié)束語

汽輪機(jī)是電廠主要能耗設(shè)備，電廠汽輪機(jī)的節(jié)能降耗，能夠有效的提高電廠經(jīng)濟(jì)效益，促進(jìn)電廠的發(fā)展。汽輪機(jī)運(yùn)行中還有很多問題有待我們探究和解決，希望通過汽輪機(jī)不斷改進(jìn)和完善，達(dá)到節(jié)能減耗的目的，最終實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)保的雙贏。

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作者簡介： 任強(qiáng) 1991年出生.性別 男，籍貫陜西渭南，學(xué)歷本科畢業(yè)，研究方向火電廠集控運(yùn)行