電廠汽輪機運行中的節(jié)能技術(shù)運用探討

晉能控股電力集團容海發(fā)電有限責(zé)任公司 郝曉軍

在當(dāng)今社會，對電力不斷增加的需求量以及高強度的被需求性,在無形之中給電廠帶來巨大的壓力,當(dāng)務(wù)之急，要想出對電需求量不斷增加的解決方案,其中最有效最根本的方法就是以最低消耗獲得最大電量。汽輪機是發(fā)電廠相當(dāng)重要的設(shè)備之一,同時也是電廠對能源消耗最嚴重的一部分,因此，對汽輪機進行有效的技術(shù)整改,在節(jié)能降耗環(huán)節(jié)中有具有重大意義。

1 電廠節(jié)能降耗的主要影響因素

圖1 汽輪發(fā)電機工作流程圖

1.1 汽輪機缸效率和機組通流性能

汽輪機的驅(qū)動缸體和效率是指利用汽輪機在正常工作運轉(zhuǎn)過程中將其他各種形式的驅(qū)動能量轉(zhuǎn)化為其他電能的實際效率。汽輪機的實際能耗隨著汽輪機的驅(qū)動缸體和效率系數(shù)的變化而變化。系數(shù)越高，能耗越低；系數(shù)越低，能耗越高。為了實現(xiàn)節(jié)能低碳減排的目標(biāo)要求，就要從根本上提高汽輪機驅(qū)動缸體的效率。通常情況下，不斷加大利用汽輪機的缸體氣流流動面積,提高汽輪氣流量，以此來提高汽輪機的實際效率。

1.2 汽輪機主蒸汽溫度和壓力

為了有效保證汽輪機保持合理的運行溫度和一定蒸汽壓,保證驅(qū)動汽輪機正常的傳動功率及其輸出，就必須對驅(qū)動汽輪機進行蒸汽燃料及時供給。汽輪機組在運行過程中,會產(chǎn)生一定的蒸汽燃料壓力及運行溫度。通常,汽輪機組在正常連續(xù)運行工作狀態(tài)下,蒸汽燃料壓力溫度越高,蒸汽燃料流量越低,而蒸汽燃料壓力越低蒸汽燃料流量越高。因此要保持一定壓力來提高汽輪機組工作效率。

1.3 汽輪機出力的系數(shù)和空氣冷凝器

汽輪機設(shè)備出力消耗系數(shù)關(guān)系著汽輪機組是否可以正常連續(xù)運行。夏季是我國電力用電的最高峰,為了保障經(jīng)濟社會的穩(wěn)定以及電力的正常使用，火電廠的各種汽輪發(fā)電機組件必需要根據(jù)夏季峰值的溫度變化情況進行合理電力調(diào)配?；痣姀S企業(yè)要高度重視對空氣冷凝器的日常技術(shù)改造和日常維護檢修，使火電廠的經(jīng)濟效益和工作效率大幅度提高，實現(xiàn)節(jié)能節(jié)碳減排[1]。

2 汽輪機可節(jié)能降耗方向

2.1 汽輪機的啟動、運行及停止

2.1.1 汽輪機的啟動

降低最高沖轉(zhuǎn)控制參數(shù),冷態(tài)專用汽輪機的最低沖轉(zhuǎn)控制參數(shù)為:主汽輪機壓力2.5～3.5MPa,主汽輪機溫度一般為300℃以上,且不可能高于420℃,凝汽器整體真空在60kPa以上。

根據(jù)對現(xiàn)有的鍋爐運行管理情況統(tǒng)計來看,每次鍋爐啟動汽輪機組時，兩個主汽輪機壓力都可能高于2.5～3.5MPa,真空都可能高于80～90kPa,每次在鍋爐啟動后都可能需要長時間離開暖機,從而大大加長了鍋爐暖機時間,增加了啟動時的鍋爐廠房使用電氣功率。

每次汽輪鍋爐啟動前后，暖管的供熱時間長,暖管的供熱質(zhì)量不高,從而每次鍋爐啟動前后汽輪機前兩個主汽缸的壓力均偏高。為了增加需要進入冷態(tài)汽輪機的鍋爐蒸汽的流量,提高了汽曖機運轉(zhuǎn)速度，針對此種運行情況提出以下控制措施:主汽輪機壓力高低旁采用手動開關(guān)閥，高低旁的控制方法將主汽壓力水平維持在2.5MPa～3.0MPa左右,適當(dāng)采用手動加壓開啟鍋爐真空空氣破壞器閥門維持冷態(tài)汽輪機整體真空在65～70kPa,這樣既保證鍋爐啟動時的能量損耗，同時還有利于冷熱脹差的管理控制,縮短并網(wǎng)時間。

2.1.2 汽輪機的運行

汽輪機一般采用具有定—滑—定的電動運行控制方式。為有效保持整個鍋爐冷熱水循環(huán)正常，使鍋爐燃燒的溫度穩(wěn)定性、給水泵的主軸臨界角和轉(zhuǎn)速不受限制，在不同負荷下要采用不同的調(diào)節(jié)方法。

在極低滿載負荷時，可以采用低負荷水平的限流定壓電動調(diào)節(jié);在中高負荷較低區(qū)域時，則采用給水噴嘴定壓調(diào)節(jié),用于改變控制給水通流出口面積的方法(限流定壓)來有效保持整個機組的工作高效率；在中間滿載負荷較高區(qū)域，采用一個(或兩個)電動調(diào)節(jié)閥汽門，在關(guān)閉時處于電動滑壓閥的運行狀態(tài)下,通過調(diào)節(jié)鍋爐電動調(diào)整閥的壓力控制來加減中間負荷；在較高負荷區(qū)域運行時，為使汽輪機的驅(qū)動主汽缸有壓力,主汽缸的溫度適當(dāng)進行提高,保證兩個加熱器內(nèi)具有高的加熱效率,保證加熱器內(nèi)的水位處于合理地高度,減少兩個加熱器的水位差，以提高鍋爐給油用水泵的溫度。

為了能同時滿足一個機組一次電動調(diào)頻的工作需求，采用“定-滑-定”方式適應(yīng)中間負荷溫度變化,此種運行方式只有一個電動調(diào)節(jié)閥的汽門未全開，從而大大減少了被調(diào)節(jié)流量的損失，提高了汽輪機組的利用率。

圖2 汽輪機壓力缸結(jié)構(gòu)示意圖

2.1.3 汽輪機的停機

為了便于鍋爐設(shè)備的正常檢修，汽輪機組等在正常禁止停機或在非按計劃正常停機狀態(tài)時，要盡量采用滑動式參數(shù)進行停機操作,這樣一來，發(fā)電鍋爐就可以有效利用爐中余熱進行發(fā)電,也可以有效降低發(fā)電鍋爐、汽輪機組等設(shè)備的工作溫度變化，保證汽輪機組的使用壽命。

2.2 提高給水溫度

給水加熱鍋爐燃燒溫度的選擇是否正確對整個給水鍋爐所進行升溫燃燒需要的多余固體加熱燃料的實際消耗或者數(shù)量具有直接影響。如果我們使用供熱泵加水的整個鍋爐溫度低,就很有可能需要多余的固體消耗或者數(shù)量更多的天然液化氣和煤油氣資源，才能用于鍋爐進行給水鍋爐內(nèi)的升溫,而在這個鍋爐升溫燃燒過程當(dāng)中，大量的固體燃燒會使熱量隨著整個給水鍋爐內(nèi)的煙氣排煙而受到巨大損失,導(dǎo)致整個給水鍋爐整體燃燒和加熱效率大大降低。

2.2.1 保證高加投入率

機組正常關(guān)閉、滑動、開啟和滑停要嚴格按照程序規(guī)定應(yīng)用和質(zhì)量控制，低溫高壓壓力給水管的總體溫升率必須嚴格符合機組使用示范規(guī)程中的有關(guān)程序規(guī)定。為了保證給水機組正常關(guān)閉啟動以及滑停，要嚴格按照機組使用示范規(guī)程中的有關(guān)程序規(guī)定，及時自動停止熱水投入或自動停止解列高加，及時排水，加強高加換熱裝置設(shè)備運行和操作人員日常維護,防止高壓低加裝置運行由于操作人員操作不當(dāng),造成高壓低加換熱裝置高壓保護箱的高壓動作異常不能解列。

2.2.2 加熱器經(jīng)常保持正常水位運行,控制凝結(jié)水過冷度

主回?zé)嵯到y(tǒng)水位的正常養(yǎng)護，主要是為了長期保證供熱機組內(nèi)部回?zé)岬拈L期使用效率和經(jīng)濟性，是供熱機組主、輔回?zé)嵯到y(tǒng)設(shè)備安全正常工作運行的重要環(huán)節(jié)。為了長期保持供熱機組內(nèi)部凝汽器上的回?zé)崴徽?凝汽器上的回?zé)崴辉谡５闹骰責(zé)嵩O(shè)備運行中，需要長期保持在機組凝汽器最下一排一根凝結(jié)鋼管或一個凝結(jié)銅管以下[2]。

2.2.3 對機組加熱器部件進行安全檢漏

檢查高壓加熱器筒體隔板鋼管內(nèi)部焊接有無漏點,檢查加熱水室高壓加熱筒體隔板筒身鋼管焊接密封性,檢查高加筒體隔板鋼管焊接密封性,發(fā)現(xiàn)是否存漏點，如有漏點應(yīng)及時通知施工人員予以檢查維修一并消除。

2.3 維持凝汽器最佳真空

為了及時使整個汽輪機組能保持較高的工作效率,應(yīng)該保持整個凝汽器整體處于最佳的全真空工作狀態(tài),有效減少燃料的實際消耗量,可以使整個汽輪機組的社會經(jīng)濟效益大幅提升。保證大修機組的空氣密封性良好,應(yīng)該定期對大修機組的所有密封性部件進行定期檢查維修，排除隱患。

做好水泵的日常維護保養(yǎng)工作,定期對其進行日常檢查及時的對其進行降溫換水。為了減緩水泵銅管本身出現(xiàn)內(nèi)部循環(huán)飲用水垢,應(yīng)該對水泵銅管內(nèi)部循環(huán)水熱飲用水的銅管進行嚴格的產(chǎn)品質(zhì)量安全控制,并且定期對整個水泵銅管的內(nèi)部循環(huán)飲用水垢能夠進行徹底性的清理,有效保證對銅管水熱電力交換器的利用效率。

應(yīng)該確?？諝饽Y(jié)器的水位空氣位于合理的凝結(jié)位置,如果凝結(jié)水位過高,就可能會造成凝結(jié)空間過小而直接導(dǎo)致空氣冷卻的凝水面積容量不足,還會造成空氣凝汽器的內(nèi)部真空溫度下降。

合理選擇配汽方式。為了充分考察順序單閥門的節(jié)流控制與所有額定順序排列閥門的節(jié)流控制，通過對國產(chǎn)的新一代引進型600MW的節(jié)流控制系統(tǒng)功能參數(shù)進行分析測驗得出結(jié)論：在低溫度節(jié)流功率參數(shù)或者冷啟動下的高速汽輪變頻熱啟動負荷節(jié)流控制系統(tǒng)運行的實際應(yīng)用中，更加適合應(yīng)用所有順序排列單閥，應(yīng)用控制器來操作這種形式,從而能夠促使汽輪機組的熱啟動負荷節(jié)流膨脹，啟動速度大大加快、減小傳動機械泵的壓力。在額定溫度節(jié)流功率參數(shù)不變的應(yīng)用控制條件下，能夠充分應(yīng)用所有額定順序的排列單閥門和控制器來操作，能夠有效控制節(jié)流，使熱力損耗大幅度減小、提升大型高速汽輪機組的運行耗熱效率。

2.4 經(jīng)濟方面

對內(nèi)燃汽輪機系統(tǒng)進行節(jié)能改造前，應(yīng)該對節(jié)能改造之后的資金成本以及收益情況進行準(zhǔn)確計算,不能盲目去追求成本節(jié)能,忽視節(jié)能改造的資金成本。對電廠現(xiàn)有內(nèi)燃汽輪機系統(tǒng)進行節(jié)能改造之前投入的資金成本不會低于以前采購新式內(nèi)燃汽輪機的投入成本。此外，改造后現(xiàn)有汽輪機使用能耗也會大大降低,更加符合發(fā)電廠的長期經(jīng)濟效益。

綜上，關(guān)于節(jié)能降耗的一些具體措施調(diào)整方式還有很多,由于電廠運行節(jié)能降耗調(diào)整措施具體方式及其實際應(yīng)用也是多樣的,不僅局限于針對電廠日常運行中的節(jié)能降耗調(diào)整，關(guān)鍵在于平時的細心管理，從根本上解決節(jié)能降耗問題，就要利用儀器使用工作經(jīng)驗及對電廠運行節(jié)能調(diào)整工作經(jīng)驗來運用總結(jié)，從而促進電廠經(jīng)營企業(yè)持續(xù)發(fā)展，創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟效益。