簡(jiǎn)論汽輪機(jī)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用及優(yōu)化措施

武勇，關(guān)志成

（內(nèi)蒙古自治區(qū)北方聯(lián)合電力達(dá)拉特發(fā)電廠，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 014300）

自從美國(guó)科學(xué)家愛迪生于1879 年發(fā)明了世界上第一盞實(shí)用的白熾燈泡開始，各地電廠迅速發(fā)展起來。人類社會(huì)進(jìn)入了電器化時(shí)代，電力能源是人類日常生活中不可或缺的重要能源。在一般的熱電廠中，汽輪機(jī)是其重要的機(jī)械設(shè)備，汽輪機(jī)通過燃燒能源物質(zhì)產(chǎn)生的蒸汽為動(dòng)力，將其轉(zhuǎn)化為電能。但是，汽輪機(jī)在產(chǎn)生電能的過程中會(huì)造成能源損耗和環(huán)境污染等問題，已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展中急需解決的問題。

1 電廠汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)組成及其工作原理

一般火力發(fā)電廠中使用的汽輪機(jī)也稱蒸汽透平發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種旋轉(zhuǎn)式蒸汽動(dòng)力裝置，高溫高壓蒸汽穿過固定噴嘴成為加速的氣流后噴射到葉片上，使裝有葉片排的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，同時(shí)對(duì)外做功，具有單機(jī)功率大、效率高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。汽輪機(jī)的本體結(jié)構(gòu)分為固定部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分兩大類。其中，固定部分包括氣缸、滑銷系統(tǒng)、隔板、噴嘴、汽封、軸承等一些固定零部件；轉(zhuǎn)動(dòng)部分主要包括主軸、葉輪、葉片、拉筋、圍帶等緊固件。汽輪機(jī)的工作原理是將蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功的外燃回轉(zhuǎn)式機(jī)械，將來自鍋爐的蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)后，依次經(jīng)過一系列環(huán)形配置的噴嘴和動(dòng)葉，將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)化為汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。蒸汽在汽輪機(jī)中，以不同方式進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，便構(gòu)成了不同工作原理的汽輪機(jī)。同時(shí)，汽輪機(jī)除了本體結(jié)構(gòu)外，還包括蒸汽系統(tǒng)設(shè)備、凝結(jié)水系統(tǒng)設(shè)備、給水系統(tǒng)等其他輔助設(shè)備裝置，共同組建成為電廠的發(fā)電單元。

2 電廠汽輪機(jī)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

2.1 汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中的能耗因素

汽輪機(jī)作為電廠發(fā)電的主要機(jī)械設(shè)備，往往消耗大量的能源物質(zhì)才能產(chǎn)生所需要的電力能源，其能量的轉(zhuǎn)化效率較低，這主要受制于汽輪機(jī)技術(shù)方面的原因。目前，國(guó)內(nèi)的汽輪機(jī)的技術(shù)與世界先進(jìn)水平還存在著一定差距，汽輪機(jī)的技術(shù)革新進(jìn)展較為緩慢，這直接導(dǎo)致了國(guó)內(nèi)電廠使用的汽輪機(jī)運(yùn)行效率低下，能耗居高不下；汽輪機(jī)運(yùn)行負(fù)荷不受重視，導(dǎo)致汽輪機(jī)運(yùn)行參數(shù)不足，進(jìn)而增加能源的消耗；汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中，真空泵也是制約能耗的元素之一，當(dāng)真空泵的溫度過高時(shí)，造成冷凝器的真空度增加，熱力循環(huán)系統(tǒng)的工作效率降低，能耗進(jìn)而隨之增加；最后，是汽輪機(jī)在啟動(dòng)過程中的影響因素，主要表現(xiàn)在工作人員主要關(guān)注汽輪機(jī)啟動(dòng)的快速性，而忽視了啟動(dòng)的溫度因素，致使設(shè)備未在溫度要求范圍內(nèi)下的強(qiáng)行啟動(dòng)，容易造成一些問題。

2.2 汽輪機(jī)節(jié)能技術(shù)的實(shí)施

針對(duì)上述的原因，可以從以下幾點(diǎn)進(jìn)行汽輪機(jī)節(jié)能技術(shù)的實(shí)施。首先，加強(qiáng)汽輪機(jī)技術(shù)工藝的改進(jìn)。電廠工作人員要增加對(duì)汽輪機(jī)技術(shù)工作的關(guān)注力度，對(duì)常規(guī)的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)的同時(shí)，還應(yīng)該重視汽輪機(jī)的輔助設(shè)備的改良，適當(dāng)?shù)赝度胍欢ǖ娜肆臀锪M(jìn)行設(shè)備升級(jí)改造，例如，循環(huán)水泵，抽氣設(shè)備等，減少不必要的資源浪費(fèi)；其次，依據(jù)生產(chǎn)需求，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整汽輪機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷。合理地調(diào)整汽輪機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷，不僅關(guān)系到生產(chǎn)安全問題，還關(guān)系到節(jié)能降耗的問題。汽輪機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行過程中，自身的運(yùn)行功率和狀態(tài)會(huì)發(fā)生改變，定期進(jìn)行設(shè)備的運(yùn)行情況檢查，調(diào)整汽輪機(jī)運(yùn)行負(fù)荷，可以保證汽輪機(jī)的整體運(yùn)行質(zhì)量；第三，加強(qiáng)高壓加熱設(shè)備的維護(hù)。設(shè)備維護(hù)人員需要加強(qiáng)高壓加熱設(shè)備的巡檢力度，定期開展專項(xiàng)的設(shè)備維護(hù)檢修活動(dòng)，例如加熱器鋼管是否存在跑、冒、滴、漏的現(xiàn)象；加熱器水室隔板是否完全密封等。同時(shí)，對(duì)于高壓加熱器的電路也要引起重視。在高壓加熱器長(zhǎng)時(shí)間工作的過程中，存在電路老化的現(xiàn)象，極易造成電路短路的問題，進(jìn)而影響整體熱交換效率，造成能耗上升；第四，調(diào)整汽輪機(jī)的開啟方式。汽輪機(jī)是在規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)氣體溫度下才能開始工作。汽輪機(jī)開啟的過程中會(huì)伴隨由熱能的損失，一般為了減少暖機(jī)時(shí)間，可以通過高開低走的方式降低主汽門蒸汽壓力，開啟真空破壞門，降低冷凝器真空度，以達(dá)到縮短開啟時(shí)間、降低能耗的目標(biāo)。第五，注意汽輪機(jī)停機(jī)環(huán)節(jié)的節(jié)能技術(shù)。汽輪機(jī)在工作過程中，依據(jù)生產(chǎn)要求，需要進(jìn)行停機(jī)環(huán)節(jié)。一般停機(jī)環(huán)節(jié)包括兩個(gè)參數(shù)即滑參數(shù)和定參數(shù)?；瑓?shù)下的停機(jī)可以充分利用鍋爐余熱，加速相鄰部件的冷卻作用，可以避免汽輪機(jī)汽缸溫度差異過大，對(duì)葉片起到清洗作用，停機(jī)后，汽缸溫度相對(duì)低一些，能夠及時(shí)進(jìn)行檢修。因此，滑參數(shù)停機(jī)成為節(jié)能降耗的首選方式。

3 電廠汽輪機(jī)優(yōu)化改造措施

為了確保機(jī)安全生產(chǎn)，維系設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作狀態(tài)，就必須對(duì)汽輪機(jī)及其輔助設(shè)備不斷地進(jìn)行優(yōu)化改造，進(jìn)而全面提升汽輪機(jī)運(yùn)行的有效性和節(jié)能減排的實(shí)用性。

3.1 加熱系統(tǒng)技術(shù)改造

熱力發(fā)電廠是依靠燃燒煤等來加熱給水，進(jìn)而產(chǎn)生蒸汽帶動(dòng)汽輪機(jī)工作，在加熱水的過程中，會(huì)有一部分熱量損失，同時(shí)給水的溫度過低時(shí)也會(huì)增加燃料的消耗量，這就要求對(duì)給水的溫度進(jìn)行控制和改造。一般可以通過調(diào)整高壓加熱器的投入率進(jìn)行控制。汽輪機(jī)在正常的開關(guān)過程中，是嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行操作的，及時(shí)地增加或減少高壓加熱器。汽輪機(jī)維護(hù)工人需要及時(shí)維護(hù)設(shè)備狀態(tài)，避免不必要的能量消耗。同時(shí)，還要保持高壓加熱器水位的穩(wěn)定性，及時(shí)清理管道內(nèi)的積垢，增加熱量的傳熱效率。加強(qiáng)高壓加熱器的維護(hù)工作，定期檢查加熱器冷卻水等設(shè)備的氣密性，避免由于泄漏造成高壓給水無法通過冷卻水管，導(dǎo)致給水溫度過低而出現(xiàn)能源損失。

3.2 凝結(jié)器系統(tǒng)改造

汽輪機(jī)在工作時(shí)，依靠蒸汽做工，蒸汽壓隨之降低，降壓的過程。一般來說，壓力降得越低，蒸汽做的功就越多。這就需要凝氣器內(nèi)的壓力保持最佳的真空狀態(tài)，從而保證汽輪機(jī)做功的效率?？梢詫?duì)凝汽器真空氣密性進(jìn)行測(cè)試，一旦凝汽器的真空度不合格時(shí)，及時(shí)進(jìn)行維護(hù)、堵漏等。再者，要定期維護(hù)抽氣設(shè)備，保證抽氣器工作水箱水溫的恒定、水位正常等。最后，要嚴(yán)格控制循環(huán)水的水質(zhì)質(zhì)量，避免凝汽器管道內(nèi)產(chǎn)生積垢，影響熱傳導(dǎo)的效率。定期對(duì)膠球清洗系統(tǒng)進(jìn)行檢查，確保運(yùn)轉(zhuǎn)情況和工作效率。

3.3 汽輪機(jī)開關(guān)優(yōu)化調(diào)整

在汽輪機(jī)工作過程中的開啟與關(guān)閉環(huán)節(jié)進(jìn)行合理的優(yōu)化與調(diào)整，可以達(dá)到節(jié)能減排的效果、降低成本的作用。汽輪機(jī)在開啟過程中，是嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定執(zhí)行的，保證各項(xiàng)操作在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成，減少汽輪機(jī)設(shè)備不必要的運(yùn)行時(shí)間，縮短機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間，進(jìn)而降低成本；汽輪機(jī)在關(guān)閉的過程中，同樣具有操作節(jié)點(diǎn)，及時(shí)地停止循環(huán)泵，凝水泵等高耗能設(shè)備，可以開啟小冷卻水泵的方式完成對(duì)主機(jī)潤(rùn)滑冷卻的效果，提前實(shí)現(xiàn)循環(huán)水泵節(jié)能的目的。

3.4 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的優(yōu)化改造

以透平油為工作介質(zhì)，利用機(jī)械液壓方式作為傳統(tǒng)汽輪機(jī)配備的調(diào)節(jié)功能系統(tǒng)，進(jìn)行汽輪機(jī)的載荷與轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)。在改造優(yōu)化過程中，可以引入數(shù)字化的技術(shù)，采用數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，保證調(diào)節(jié)系統(tǒng)的靈活性，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，顯示結(jié)果直觀等特點(diǎn)。同時(shí)，數(shù)字化的調(diào)節(jié)系統(tǒng)具備報(bào)警、保護(hù)、超速控制、制圖輸出等功能，便于汽輪機(jī)的時(shí)時(shí)監(jiān)控，有效地提高機(jī)組的運(yùn)行控制能力。

4 結(jié)語

通過對(duì)汽輪機(jī)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用以及優(yōu)化改造等方面的分析與探索工作，揭示了汽輪機(jī)在火力發(fā)電廠中具有的重要作用和地位。在響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的號(hào)召下，積極探索設(shè)備的優(yōu)化升級(jí)，加強(qiáng)維護(hù)與監(jiān)管力度，可以有效地提升汽輪機(jī)運(yùn)行功率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，起到積極的目的，為我國(guó)電力事業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。