淺析新時(shí)期熱電廠汽輪機(jī)運(yùn)行與檢修的節(jié)能降耗措施

陳玉杰，夾書美，王前途

（徐礦集團(tuán)新疆阿克蘇熱電有限公司，新疆 阿克蘇 843000）

熱電廠能夠在發(fā)電的同時(shí)，抽出火電廠發(fā)電多余的熱量對(duì)生水進(jìn)行加熱，加熱完成的熱水可對(duì)市區(qū)進(jìn)行供暖。由于運(yùn)作環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)生大量能源消耗，所以無法充分滿足可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求。要想在發(fā)揮熱電廠社會(huì)效益的同時(shí)減少能源消耗，就要提高運(yùn)作過程的能源轉(zhuǎn)換率。汽輪機(jī)作為火電廠供熱不可或缺的設(shè)備之一，在運(yùn)行過程中需要消耗大量能源。所以，探索汽輪機(jī)耗能高的主要原因，并在保證熱電廠正常運(yùn)行的同時(shí)采取節(jié)能降耗措施減少能源消耗量，已經(jīng)成為熱電廠現(xiàn)代化發(fā)展的必然趨勢(shì)，可以有效提高熱電廠的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

1 汽輪機(jī)能源消耗情況

1.1 汽輪機(jī)組能源消耗量較大

汽輪機(jī)組是熱電廠穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)不可或缺的設(shè)備之一，導(dǎo)致其能源消耗量高的原因可以概括為以下方面：第一，汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中受多種因素影響，容易導(dǎo)致外缸和噴嘴室變形，軸兩端氣密性不佳會(huì)引發(fā)漏氣問題，低壓缸在運(yùn)行中出汽邊可能出現(xiàn)水腐蝕現(xiàn)象，可以看出，汽輪機(jī)組的組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其本身就容易發(fā)生泄漏事故。第二，汽輪機(jī)組在調(diào)整作業(yè)過程中，如果出現(xiàn)冷卻水溫度超標(biāo)、運(yùn)作負(fù)荷超過標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，或者運(yùn)行方式不合理，會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)運(yùn)行過程產(chǎn)生大量能耗，不僅無法提高能源利用率，還會(huì)加大熱電廠運(yùn)營(yíng)成本。

1.2 凝汽器缺陷增加能源消耗量

膠球清洗裝置在凝汽器運(yùn)行中發(fā)揮重要作用，但由于運(yùn)行過程中換熱管會(huì)堆積大量沙塵，所以會(huì)在一定程度上增加換熱管的熱阻，容易影響凝汽器性能，導(dǎo)致熱量傳輸不到位，長(zhǎng)此以往，會(huì)阻塞換熱通道。另外，真空泵如果處于負(fù)風(fēng)壓地區(qū)，那么空氣吸入量也會(huì)降低，無法滿足凝汽器中的熱氣流動(dòng)要求。與此同時(shí)，如果凝汽器運(yùn)行過程中出現(xiàn)凝結(jié)水溶氧超標(biāo)問題，會(huì)導(dǎo)致管道和設(shè)備加快老化速度，并且在冬天溫度較低的情況下，凝汽器會(huì)出現(xiàn)大量凝集或流量不順暢問題，不利于汽輪機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2 熱電廠汽輪機(jī)在運(yùn)行和檢修中引入節(jié)能降耗技術(shù)的可行性

2.1 經(jīng)濟(jì)方面的可行性

在科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展背景下，越來越多新型汽輪機(jī)在市場(chǎng)中涌現(xiàn)，相對(duì)傳統(tǒng)汽輪機(jī)而言節(jié)能降耗效果更好，但購(gòu)進(jìn)成本也相對(duì)較高，會(huì)加大熱電廠經(jīng)濟(jì)壓力。結(jié)合大量實(shí)踐來看，利用新型技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)汽輪機(jī)進(jìn)行改造，不僅能夠節(jié)約成本，還能夠達(dá)到理想的節(jié)能降耗效果。這一背景下，也有越來越多熱電廠開始對(duì)現(xiàn)有汽輪機(jī)進(jìn)行升級(jí)改造，在一定程度上減少了費(fèi)用支出，有利于提高熱電廠經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 技術(shù)方面的可行性

在我國(guó)堅(jiān)持貫徹落實(shí)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略背景下，大部分火電廠都認(rèn)識(shí)到了汽輪機(jī)改造的重要性，并相繼引入先進(jìn)技術(shù)開展了一系列改造工作，取得了效果十分顯著，有效提升了汽輪機(jī)運(yùn)行過程的能源轉(zhuǎn)換率。當(dāng)前，我國(guó)在汽輪機(jī)改造方面已經(jīng)積累了諸多先進(jìn)技術(shù)，可以保證改造后的汽輪機(jī)安全、穩(wěn)定運(yùn)行，這也意味著通過汽輪機(jī)改造降低能源消耗量，從技術(shù)方面分析具有一定可行性。

3 新時(shí)期熱電廠汽輪機(jī)運(yùn)行與檢修的節(jié)能降耗有效措施

3.1 將凝汽器控制在最佳真空狀態(tài)

熱電廠汽輪機(jī)組在運(yùn)行過程中離不開凝汽器的支撐，該設(shè)備的主要功能是將汽輪機(jī)做完工排出的蒸汽轉(zhuǎn)換為冷凝水，使汽輪機(jī)在高度真空作用下多做功。要保證凝汽器在運(yùn)行階段始終維持最佳真空，需要從以下幾個(gè)方面入手。

（1）適當(dāng)降低熱損耗。在熱電廠汽輪機(jī)組運(yùn)行階段，為了提高熱效率，降低熱損耗，需要技術(shù)人員將相關(guān)控制裝置設(shè)置在凝汽器的喉部。具體操作有兩種方案：第一，將表面式加熱器安裝在凝汽器喉部，需要將該裝置與工業(yè)水系統(tǒng)連接在一起，運(yùn)行中能夠使生水順利進(jìn)入供熱系統(tǒng)，通過再次加熱完成供暖工作。但結(jié)合實(shí)際情況來看，這種方法存在一定不足之處，也就是加熱生水的熱氣銅管需要安裝在凝汽器上部，受多重因素影響會(huì)產(chǎn)生汽阻問題。并且會(huì)在一定程度上加重凝汽器支撐荷載。所以，熱電廠在使用這種方法降低凝汽器熱負(fù)荷時(shí)，要盡可能避開以上不足之處，保證改造效果達(dá)到理想目標(biāo)。第二，將新型式噴頭設(shè)置在凝汽器喉部，使噴頭在運(yùn)行中吸收更多蒸汽凝結(jié)熱，從而形成混合功能的凝汽器，以此來降低熱負(fù)荷，保證凝汽器維持最佳真空狀態(tài)。

（2）對(duì)冷卻面進(jìn)行徹底清洗。在凝汽器運(yùn)行過程中，傳熱過程的主要熱阻通常為污垢熱阻，需要技術(shù)人員提高重視程度。要想保證凝汽器穩(wěn)定運(yùn)行，需要對(duì)冷卻水進(jìn)行嚴(yán)格處理，這就需要合理設(shè)置冷卻面的清洗周期。當(dāng)前，大部分火電廠都會(huì)選擇干洗和酸洗相結(jié)合的方式進(jìn)行清洗。眾所周知，冷卻面結(jié)垢是長(zhǎng)期積累的，時(shí)間越長(zhǎng)結(jié)垢越嚴(yán)重，所以技術(shù)人員在分析冷卻面結(jié)垢情況時(shí)，要與清潔時(shí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。如果結(jié)垢嚴(yán)重，會(huì)增加冷卻管內(nèi)部阻力。根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)來看，由于冷卻面初期結(jié)垢較為松散，所以可以采用干洗法，也就是利用輔汽聯(lián)箱在汽輪機(jī)停機(jī)時(shí)進(jìn)行清洗，將熱水灌入凝汽器中，用風(fēng)機(jī)將換熱管內(nèi)吹干，待結(jié)垢松散后用水沖掉即可。如果凝汽器中的結(jié)垢較為緊實(shí)，真空下降已經(jīng)無法保證凝汽器穩(wěn)定運(yùn)行，那么需要采用酸洗方法，也就是選擇5%有機(jī)酸清洗換熱管。如果酸腐蝕率低于每小時(shí)1㎡，那么就要添加適量的酸緩蝕劑和滲透劑，并重復(fù)清洗，直到兩次測(cè)定的酸度保持一致，才能夠結(jié)束清洗工作。在此基礎(chǔ)上，需要使用高壓水槍對(duì)凝汽器換熱管進(jìn)行反沖洗，在清洗過程中可以加入磷酸三鈉融入其中，中和后全部排放出來。如果換熱管在酸洗后為黃銅色，那么表明酸洗過程沒有出現(xiàn)過洗問題。循環(huán)水本身含有較少的鹽量，這也使得換熱管在運(yùn)行一定周期后，表面會(huì)生成一層密度較高的保護(hù)膜，能夠降低換熱管的腐蝕速度。

（3）保證真空系統(tǒng)嚴(yán)密性。技術(shù)人員需要每隔一段時(shí)間檢查一次凝汽器和真空系統(tǒng)，通過灌水方式判斷是否存在嚴(yán)密性不足問題。重點(diǎn)對(duì)管道接頭、喉部等常見漏氣點(diǎn)進(jìn)行檢查。由于檢查過程中需要使用到噴嘴設(shè)備，所以必須保證噴嘴質(zhì)量完好，應(yīng)在投入使用前檢查噴嘴抽氣效率。技術(shù)人員應(yīng)結(jié)合負(fù)荷變化情況對(duì)汽輪機(jī)蒸汽壓力進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。除此之外，技術(shù)人員還要對(duì)閥門和法蘭進(jìn)行檢查，避免法蘭松動(dòng)，保證閥門運(yùn)行正常。

（4）冷卻水溫控制在合理范圍內(nèi)。在開式循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，自然條件會(huì)直接決定冷卻水溫度，而閉式循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，大氣溫濕度和循環(huán)水設(shè)備會(huì)直接決定冷卻水溫度。所謂循環(huán)水設(shè)備主要指冷卻塔，如果該設(shè)備運(yùn)行效果不佳，那么出口水溫也會(huì)逐漸升高。為了避免這一問題，確保冷卻塔穩(wěn)定運(yùn)行，需要在維護(hù)檢修中實(shí)施責(zé)任制，保證技術(shù)人員嚴(yán)格按照規(guī)章制度對(duì)配水槽、噴嘴等設(shè)備進(jìn)行檢查，一旦出現(xiàn)異常，及時(shí)找到原因并解決。

3.2 適當(dāng)提高給水溫度

在汽輪機(jī)運(yùn)行階段，鍋爐燃料使用量和燃燒率會(huì)受到給水溫度的影響。通常給水溫度越低，能源消耗越高，并且排煙溫度在升高的同時(shí)，熱損失也會(huì)隨之加大，不利于提高鍋爐運(yùn)行效率。要想提高給水溫度，可以從以下方面入手。

（1）控制好高加投入率。在汽輪機(jī)組滑?；蚧瑔⑦^程中，需要嚴(yán)格按照規(guī)章制度控制給水溫度，同時(shí)做好投入高加或解列高加工作，認(rèn)識(shí)到維護(hù)管理的重要性，避免技術(shù)人員錯(cuò)誤操作導(dǎo)致高加保護(hù)動(dòng)作解列。另外，技術(shù)人員還要定期清理加熱器的換熱管，避免內(nèi)部產(chǎn)生過多沉積物，這也是降低換熱管泄露的有效對(duì)策，在此基礎(chǔ)上提高高加的投入率。

（2）加熱器維持水位正常。加熱器在運(yùn)行中保證水位始終處于正常狀態(tài)，既能夠減少不必要的成本外，也能夠確保主設(shè)備和備用設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行。

（3）做好加熱器檢漏工作。在汽輪機(jī)組大修或小修過程中，應(yīng)對(duì)加熱器鋼管進(jìn)行嚴(yán)格檢查，分析是否存在漏點(diǎn)。重點(diǎn)對(duì)水室隔板、高加筒體的密封效果進(jìn)行檢查。根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)來看，如果水室隔板沒有嚴(yán)格按照焊接工藝進(jìn)行焊接，那么高壓給水勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)短走旁路問題，導(dǎo)致加熱鋼管失效，無法實(shí)現(xiàn)蒸汽和給水充分交換目標(biāo)，最終導(dǎo)致給水溫度不足。另外，如果加熱器高加筒體泄露，會(huì)導(dǎo)致蒸汽短路，使得水和蒸汽無法有效交換，從而對(duì)給水溫度造成負(fù)面影響。

3.3 汽輪機(jī)啟動(dòng)、運(yùn)行及停機(jī)采用的節(jié)能降耗措施

針對(duì)汽輪機(jī)啟動(dòng)產(chǎn)生的能源消耗問題，可以通過開高低旁方式進(jìn)行處理，將汽輪機(jī)壓力控制在2.5～3MPa。另外，技術(shù)人員可以通過手動(dòng)方式，對(duì)真空破壞門進(jìn)行開啟，使機(jī)組真空維持在-65～-70kPa。如此可以有效提高蒸汽量，加快機(jī)組啟機(jī)速度，大范圍縮短并網(wǎng)周期。

針對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的能源消耗問題，可以通過定、滑、定方式進(jìn)行處理。也就是在負(fù)荷較低的情況下，要想使鍋爐穩(wěn)定運(yùn)行，有效提高燃燒率，可以通過低水平調(diào)節(jié)方式進(jìn)行定壓。在負(fù)荷較高的情況下，技術(shù)人員可以通過調(diào)節(jié)噴嘴方式轉(zhuǎn)變鍋爐的噴燃器，確保汽輪機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。針對(duì)中間負(fù)荷運(yùn)行情況，可以使用汽機(jī)的高調(diào)門閥，保證機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行。這種方式具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，能夠在多種負(fù)荷變化下正常運(yùn)行，不僅可以滿足一次調(diào)頻需求，還能夠降低節(jié)流損失。主汽壓力運(yùn)行過程如果存在負(fù)荷較高的情況，可以適當(dāng)提高主汽溫度，充分發(fā)揮加熱器作用，避免給水溫度不足。另外，凝汽器在運(yùn)行中如果受多種因素影響出現(xiàn)除氧功能異常情況，會(huì)導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行受阻。并且凝汽器水位超過標(biāo)準(zhǔn)范圍時(shí)，凝結(jié)水會(huì)淹沒換熱管，使得飽和狀態(tài)的凝結(jié)水長(zhǎng)期處于冷卻狀態(tài)，最終由于溫度過低，使得機(jī)組產(chǎn)生大量能源消耗問題。通常溫度每下降1℃，能源消耗量就降低0.5%，所以維持正常的凝汽器水位至關(guān)重要。

針對(duì)汽輪機(jī)停機(jī)產(chǎn)生的能源消耗問題，需要采用滑參數(shù)停機(jī)方式解決，如此不僅能夠提高余熱利用率，也能夠降低鍋爐和其他設(shè)備的運(yùn)行溫度，可以為檢修工作順利開展奠定基礎(chǔ)。

3.4 控制給水泵電能消耗情況

要想在保證給水泵穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)降低電能消耗量，需要從以下方面入手：第一，在給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，盡量減少異形件、彎頭或者閥門的使用量，這也是減小管道水流阻力的有效措施。第二，對(duì)給水壓力進(jìn)行合理控制，保證出口壓力與鍋爐給水要求相一致。第三，對(duì)給水泵進(jìn)行定期維護(hù)和管理，調(diào)整好給水泵的內(nèi)部間隙，以此來提高給水泵運(yùn)行水平。根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)來看，將給水泵之間的間隙控制在0.22～0.37mm，給水泵運(yùn)行效率也會(huì)提高3%～4%左右。第四，引入先進(jìn)的調(diào)速給水泵，當(dāng)前大部分熱電廠使用的給水泵都能實(shí)現(xiàn)變頻運(yùn)行目標(biāo)，相對(duì)傳統(tǒng)給水泵而言，可以有效降低能源消耗量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目標(biāo)。第五，對(duì)給水泵再循環(huán)閥進(jìn)行定期檢修和管理，避免受外界因素影響出現(xiàn)內(nèi)漏問題。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，熱電廠在運(yùn)行過程中，汽輪機(jī)發(fā)揮重要作用，能夠?qū)崃哭D(zhuǎn)換為電能，但由于汽輪機(jī)運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，加上內(nèi)部結(jié)構(gòu)繁瑣，所以在運(yùn)行和檢修過程中，容易受多種因素影響產(chǎn)生大量能耗，會(huì)在一定程度上增加熱電廠運(yùn)行成本。對(duì)此，本文將結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，采取行之有效的節(jié)能降耗措施對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行改造，在保證其性能的同時(shí)減少熱電廠成本支出，促進(jìn)熱電廠可持續(xù)發(fā)展。