火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組節(jié)能降耗措施分析

摘要：作為我國電能生產(chǎn)與供應(yīng)的主要部門，火力發(fā)電廠的能耗情況會直接影響到我國經(jīng)濟(jì)水平的發(fā)展，因此必須要注重火力發(fā)電廠的節(jié)能降耗。文章探討了火電廠汽輪機(jī)組節(jié)能降耗的具體措施，希望可以有效促進(jìn)火電廠節(jié)能降耗，從而保證火電廠經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定地運(yùn)行，有效推動火電廠的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；汽輪機(jī)組；節(jié)能降耗措施；電力能源；電力生產(chǎn) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM621 文章編號：1009-2374（2015）25-0112-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.25.055

作為我國電力能源生產(chǎn)及供應(yīng)的一種主要模式，火力發(fā)電在我國電力生產(chǎn)領(lǐng)域中占據(jù)重要的地位。煤炭資源是我國火力發(fā)電所用到的主要資源，而為了能夠充分實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的戰(zhàn)略目標(biāo)，就必須要充分重視電廠的節(jié)能降耗，作為電廠的重要組成部分，汽輪機(jī)組能耗量較大，因此必須要采取有效措施實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)組的節(jié)能

降耗。

1 影響火力發(fā)電廠汽輪機(jī)功耗的主要因素

1.1 出力系數(shù)的影響

在火力發(fā)電廠汽輪機(jī)運(yùn)行的過程中，其能耗會受到出力系數(shù)的較大影響。而在我國電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過程中，電力負(fù)荷會存在很大幅度的變化，極易造成較大的峰谷起伏，因此，為了能夠有效適應(yīng)電力負(fù)荷的波動，汽輪機(jī)必須要進(jìn)行不斷調(diào)整，而在此過程中也會增大其能

耗量。

1.2 氣缸效率

通過對我國火力發(fā)電廠生產(chǎn)運(yùn)行情況分析可知，目前我國自行生產(chǎn)的設(shè)備在維護(hù)與安裝方面都存在著不同程度的缺陷。在一般情況下，從設(shè)計(jì)方面分析可知，汽輪機(jī)組的氣缸效率會遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其設(shè)計(jì)的數(shù)值，這與國際水平相比還存在著一定的距離。無論在何種工況下，氣缸效率的下降都會對整體能源的消耗能量產(chǎn)生一定的影響，因此就大大增加了汽輪機(jī)的能耗。

1.3 溫度與氣壓的影響

在通常狀況下，溫度與氣壓會直接影響到火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組的運(yùn)行效率，假如燃燒調(diào)整不到位，并且水壓不夠高，那么就會增大主要蒸汽的流量，降低機(jī)組的蒸汽氣壓，從而影響到汽輪機(jī)組的運(yùn)行情況。在汽輪機(jī)運(yùn)行中，假如存在噴水量較大、燃料供應(yīng)不足或者是吹入空氣比重增加，一旦熱器存在積垢現(xiàn)象，就會大大增加機(jī)組的熱量消耗，從而降低其運(yùn)行效率。

1.4 流通性的影響

流通性是在火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組運(yùn)行過程中，影響其氣體做功的主要因素之一。假如在機(jī)組運(yùn)行過程中，氣流量以及流通面積得到了有效改善或是增大，那么就能夠有效地提升機(jī)組的缸內(nèi)效率，從而降低機(jī)組的

能耗。

2 火力發(fā)電廠汽輪機(jī)的基本特點(diǎn)與工作原理

2.1 基本特點(diǎn)

火電廠的汽輪機(jī)主要是以蒸汽為工質(zhì)，把熱能逐漸變成可以供應(yīng)發(fā)電機(jī)發(fā)電所需機(jī)械能的一種設(shè)備。目前電廠主要設(shè)備的兩大主機(jī)分別為發(fā)電機(jī)以及汽輪機(jī)，其主要具有如下特點(diǎn)：（1）具有較高的熱效率。實(shí)際上，供熱機(jī)組的熱效率高達(dá)80%，而凝汽式汽輪機(jī)組的綜合熱效率也可以達(dá)到40%；（2）具有較高的熱經(jīng)濟(jì)性能；（3）具有較長的使用壽命，經(jīng)久耐用，可以使用各種比較廉價(jià)的燃料等；（4）作為一種可以連續(xù)工作的回旋機(jī)械，汽輪機(jī)的單機(jī)功率非常大；（5）在運(yùn)行過程中，汽輪機(jī)主機(jī)具有較高的穩(wěn)定性能，事故的發(fā)生率很低，在通常狀況下，使用三年左右以后才需要進(jìn)行一次大型維修，這也使得設(shè)備的利用率大大提升。

2.2 工作原理

由于汽輪機(jī)主要是一種能夠借助蒸汽的熱能完成做功操作的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，所以其工作原理即為把熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的基本理論，其中主要包括以下兩種原理：（1）沖動作用原理。此原理主要指的是在汽輪機(jī)當(dāng)中，在高速蒸汽通過動葉汽道的時(shí)候，其流動方向會發(fā)生變化，所以會對葉片構(gòu)成一定的沖動力，進(jìn)而推動葉片發(fā)生轉(zhuǎn)動，并產(chǎn)生機(jī)械功；（2）反動作用原理。此原理主要是指在汽輪機(jī)當(dāng)中，當(dāng)蒸汽在由動葉片所組成的汽道當(dāng)中逐漸發(fā)生膨脹與加速現(xiàn)象的時(shí)候，其流動方向會發(fā)生改變，所以就會對葉片產(chǎn)生一定的沖動力，從而推動葉片發(fā)生轉(zhuǎn)動，進(jìn)而做功。

沖動作用原理的基本特點(diǎn)是汽流在動葉汽道中并沒有發(fā)生膨脹與加速，而僅僅是方向發(fā)生改變。而反作用原理的基本特點(diǎn)是汽流在動葉汽道中不僅會改變方向，并且還會發(fā)生膨脹與加速。

3 火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組節(jié)能降耗措施

3.1 保持凝汽器的最佳真空狀態(tài)

對于凝汽器而言，其主要作用是通過冷卻與凝結(jié)的方式將排汽轉(zhuǎn)變?yōu)樗?，然后形成高度真空狀態(tài)，而進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽可以發(fā)生膨脹，直至達(dá)到低于大氣壓值的時(shí)候而進(jìn)行做功。作為汽輪機(jī)的主要構(gòu)成部分，凝汽器會直接影響到整個(gè)機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。因此，為了充分保證凝汽器的經(jīng)濟(jì)性與安全運(yùn)行，首先必須要使得凝汽器能夠處于一種最佳的真空狀態(tài)，而這也是能夠有效降低汽輪機(jī)組耗能的重要手段。

3.1.1 降低凝汽器的熱負(fù)荷。在火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組中，采用合理的手段有效降低凝汽器的熱負(fù)荷，可以有效提升汽輪機(jī)組的熱效率，關(guān)于如何才能有效降低凝汽器的熱負(fù)荷，目前主要有兩種做法：（1）可以將表面式加熱器加設(shè)到排汽缸喉部以及凝汽器上部之間，這樣就可以將表面式加熱器的入口位置與工業(yè)水系統(tǒng)充分連接起來，而表面式加熱器的出口位置又與化學(xué)供水系統(tǒng)進(jìn)行連通，這樣就可以大大提升高熱效率，從而降低凝汽器的熱負(fù)荷；（2）將霧化噴頭裝設(shè)到凝汽器喉部，這主要是由于霧化噴頭可以通過熱傳輸?shù)姆绞轿照羝Y(jié)熱，從而使其能夠與除鹽水形成一種混合式凝汽，有效降低凝汽器的熱負(fù)荷，進(jìn)而為最佳真空的形成提供有力保障。需要注意的是在進(jìn)行整改時(shí)，必須要根據(jù)不同設(shè)備的要求與條件，選擇不同的做法。尤其是第一種做法還存在一些不足之處，其可能不會產(chǎn)生一定的汽阻，從而增加凝汽器的質(zhì)量負(fù)荷。因此，在選擇時(shí)要給予格外注意。

3.1.2 清洗冷卻面。當(dāng)汽輪機(jī)凝汽器的冷卻面出現(xiàn)污垢以后，就會大大增加凝汽器冷卻管的內(nèi)部阻力，進(jìn)而對凝汽器的正常運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響。因此，必須要采取有效措施清理冷卻面。目前常用的清理冷卻面的方法有兩種，即為干洗法與酸洗法。（1）干洗法。為了能夠準(zhǔn)確地判斷凝汽器的冷卻面是否潔凈，唯一也是最有效的辦法就是比較凝汽器運(yùn)行以后的各數(shù)據(jù)參數(shù)，一旦數(shù)據(jù)存在不同，那么就說明冷卻面存在污垢。而在大部分情況下，在冷卻面污垢產(chǎn)生的初期，其結(jié)構(gòu)往往會非常疏松，那么往往就會在表面上呈現(xiàn)出淤泥沉積的現(xiàn)象，在這種情況下就可以選用干洗法來清洗冷卻面；（2）酸洗法。在凝汽器冷卻面產(chǎn)生污垢的后期，如果只是采用干洗法是不能夠有效清除其表面污垢的，那么這時(shí)就可以把除氧器所形成的熱水灌入到凝汽器中，直到灌滿為止，然后再借助風(fēng)機(jī)對冷卻管內(nèi)部進(jìn)行加熱吹干操作，而在熱風(fēng)的作用下，就會逐漸出現(xiàn)硬化結(jié)痂現(xiàn)象，之后再利用冷水沖洗的方法就可以有效除去冷卻面上的污垢。但是還存在一種特殊現(xiàn)象，那就是凝汽器冷卻管中的污垢在歷經(jīng)長時(shí)間的沉淀以后，其硬化程度就會大大提高，并且會對真空產(chǎn)生較大的影響，此時(shí)如果仍舊采用上述方法是不能夠?qū)⒗鋮s面的污垢除去的，那么此時(shí)就應(yīng)該采用酸洗法。

通常都會選擇濃度為5%的氨基磺酸作為酸洗劑，并且依據(jù)腐蝕速率的大小，可以在酸洗劑中加入濃度為20%的氫氟酸、濃度為0.5%的酸緩釋劑以及銅緩釋劑，并且要加入適量的滲透劑等，而且要嚴(yán)格地控制清洗的水溫，要保證水溫保持在40℃左右，要將水流速度控制在0.1m/s左右，并且最好是選用循環(huán)沖刷的方法。要根據(jù)酸度的大小來選擇清潔度的測定標(biāo)準(zhǔn)，如果連續(xù)兩次的酸度都相同，那么就說明清洗已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的目標(biāo)，在這個(gè)時(shí)候再利用高位冷卻塔水實(shí)施反向的沖刷操作。在通常狀況下，經(jīng)過酸洗操作以后，冷卻銅管往往會發(fā)生黃銅色的改變。

3.1.3 提升真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性。為了能夠充分保證真空系統(tǒng)一直維持在一個(gè)定值狀態(tài)，因此就必須要加強(qiáng)真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性防護(hù)，要盡可能地使得真空系統(tǒng)能夠做到絲毫不漏以及嚴(yán)格防守，要定期地檢查真空系統(tǒng)與凝汽器是否發(fā)生泄露，一旦發(fā)現(xiàn)泄露現(xiàn)象就立刻采用有效措施給予解決，只有這樣才能充分保證真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性。而且在日常工作中，還要實(shí)時(shí)地監(jiān)測抽氣器的噴嘴不能出現(xiàn)堵塞以及變形的現(xiàn)象。要根據(jù)外在負(fù)荷具體的改變情況，及時(shí)、合理地調(diào)整汽輪機(jī)軸封蒸汽壓力數(shù)值。而且為了充分保證真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性，還要嚴(yán)格地檢驗(yàn)與控制負(fù)壓系統(tǒng)的閥門，讓其在任何情況下都不能出現(xiàn)松動現(xiàn)象。

3.1.4 降低冷卻水溫。作為一個(gè)封閉式的循環(huán)系統(tǒng)，閉式循環(huán)系統(tǒng)處于一個(gè)完全封閉的狀態(tài)，其能夠完全不受到任何外界自然因素的影響。而循環(huán)水系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行情況會直接決定著冷卻水溫度的高低。一旦冷水塔設(shè)備產(chǎn)生異常現(xiàn)象，那么往往就會大大提升出口溫度，進(jìn)而丟失冷卻效果。因此，為了有效防范此現(xiàn)象的發(fā)生，往往采取的措施是派專人定期地檢查以及維護(hù)水塔設(shè)備，而且要記錄配水槽填料等重要部位的工作狀態(tài)，并且對具體情況進(jìn)行歸檔登記，對于出現(xiàn)的各種問題，都必須要采取有效措施給予及時(shí)與合理的處理。

3.2 提高給水溫度

在火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組運(yùn)行的過程中，給水溫度的高低會直接影響到鍋爐的燃料消耗量。假如給水溫度較低，那么就會提升鍋爐燃燒所用煤炭的消耗量，從而造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。而且給水溫度低，則會提高鍋爐排煙量溫度，從而加大由于排煙而導(dǎo)致的熱能損失，進(jìn)而大大降低鍋爐的生產(chǎn)效率。

3.2.1 保證高加投入率。所謂的保證高加投入率即為在汽輪機(jī)組進(jìn)行滑停以及滑啟的過程中，及時(shí)、有效地控制給水溫度。在機(jī)組啟停的過程中，要及時(shí)裂解或投入高壓。要采取有效的措施控制違規(guī)操作行為的發(fā)生，盡可能地采用有效手段保證高壓水量水位的穩(wěn)定性。在情況必要的時(shí)候，要清理高壓加熱器中的換熱管，使其能夠一直清潔與干凈，這樣可以有效降低換熱管污垢部位的溫差熱力以及熱應(yīng)力，從而避免其產(chǎn)生泄漏現(xiàn)象。

3.2.2 重視檢漏操作，保持正常水位。加熱器銅管檢查屬于一種漏點(diǎn)檢查，其主要是檢測高加筒體以及水室隔板的密封性。要檢測水室隔板有沒有存在漏點(diǎn)，一旦水室隔板的加工焊接不夠完善，那么就會出現(xiàn)質(zhì)量問題，而通常狀況下會導(dǎo)致高壓給水“旁門左道”，從而影響到蒸汽與給水的熱量交換，導(dǎo)致給水溫度無法提高。一旦加熱器受熱面筒體產(chǎn)生密閉性不良的問題，那么就會造成蒸汽阻塞，從而導(dǎo)致給水的熱量交換大大減少，最終降低給水溫度。而且為了能夠充分保證回?zé)嵯到y(tǒng)的正常、穩(wěn)定運(yùn)行，就必須要保證加熱器能夠一直維持在正常水位的狀態(tài)下運(yùn)行。需要注意的是，如果凝汽器的水位過高，就特別容易導(dǎo)致凝結(jié)水位超過鈦管，進(jìn)而使得凝結(jié)水發(fā)生加深冷卻變化，從而導(dǎo)致汽輪機(jī)組的冷源發(fā)生損失。

3.3 降低機(jī)組啟動、運(yùn)行與停機(jī)能耗

在汽輪機(jī)啟動的過程中，其主汽壓力高往往會采用開高低旁的方法，將其運(yùn)行壓力值維持在2.5～3MPa之間，而利用切換手動操作，可以將真空壓力數(shù)值控制在65～70kPa的范圍內(nèi)，這樣就會大大增加汽輪機(jī)的蒸汽量，從而造成大量的蒸汽進(jìn)入到系統(tǒng)內(nèi)，提升了汽輪機(jī)組暖機(jī)的速度，縮短了啟動時(shí)間。而且適當(dāng)?shù)丶哟笳羝靠梢杂行Э刂葡到y(tǒng)的脹差值，從而有效縮短并網(wǎng)時(shí)間。在汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)通常是采用定-滑-定的方式，假如負(fù)荷比較低，那么就必須要采用低水平定壓模式，從而充分保證水循環(huán)以及燃燒的穩(wěn)定性。要嚴(yán)格控制給水泵軸的臨界轉(zhuǎn)速，并且可采用噴嘴調(diào)節(jié)的方法適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)高負(fù)荷區(qū)域，從而有效提高汽輪機(jī)組的運(yùn)行效率。

在一般狀況下，汽輪機(jī)組都是采用滑參數(shù)停機(jī)操作，這種操作方式具有以下兩種優(yōu)勢：（1）在鍋爐還處于一種高溫狀態(tài)的時(shí)候，充分利用其高溫持續(xù)狀態(tài)能夠?yàn)榘l(fā)電提供有力幫助；（2）此操作還能夠有效降低各個(gè)其他相關(guān)設(shè)備的溫度，從而為設(shè)備的檢修與維護(hù)工作提供便利。

4 結(jié)語

總而言之，汽輪機(jī)是火力發(fā)電廠的主要耗能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)其節(jié)能降耗能夠有效提升火力發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益，保證火力發(fā)電廠的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，從而促進(jìn)火力發(fā)電廠的可持續(xù)發(fā)展。而汽輪機(jī)組的節(jié)能降耗工作非常復(fù)雜，因此，火電廠要不斷探索與研究，積極引進(jìn)更多先進(jìn)的技術(shù)，采取更多科學(xué)有效的措施努力降低汽輪機(jī)組的能耗，進(jìn)而有效提升火力發(fā)電廠運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性與穩(wěn)定性，推動火力發(fā)電廠的蓬勃發(fā)展。

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作者簡介：李書慧（1987-），男，內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾人，神華內(nèi)蒙古國華準(zhǔn)格爾發(fā)電有限責(zé)任公司助理工程師，研究方向：火力發(fā)電廠節(jié)能環(huán)保。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）