發(fā)電廠汽輪機(jī)及其輔機(jī)設(shè)備節(jié)能技術(shù)探討

徐建

摘要：汽輪機(jī)技術(shù)逐步完善在一定程度上提升了汽輪機(jī)及其輔機(jī)設(shè)備的熱效率。在經(jīng)濟(jì)大環(huán)境與市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)推動(dòng)下，電力行業(yè)面臨節(jié)能增效上的壓力，需要全面提升發(fā)電廠汽輪機(jī)及其輔機(jī)設(shè)備的運(yùn)行效率，盡可能降低能源方面的消耗，逐步提升其社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。燃煤電廠中，鍋爐、汽輪機(jī)以及輔機(jī)部分是主要的能耗裝置，對(duì)其采取有效的節(jié)能措施是促進(jìn)燃煤電廠能夠永續(xù)發(fā)展的重要措施。為此，我們可以通過(guò)降低鍋爐的熱損失以及提高鍋爐的燃燒率來(lái)減少鍋爐的能耗，而對(duì)于汽輪機(jī)和輔機(jī)部分，我們可以采用優(yōu)化高壓缸、低壓缸以及循環(huán)水泵、水循環(huán)系統(tǒng)等重要組成部分運(yùn)行方式的方法來(lái)降低汽輪機(jī)、輔機(jī)部分的能耗，從而實(shí)現(xiàn)燃煤電廠的節(jié)能。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠;汽輪機(jī);輔機(jī)設(shè)備;節(jié)能技術(shù)

一、發(fā)電廠汽輪機(jī)及其輔機(jī)設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)狀和節(jié)能目標(biāo)

1.1發(fā)電廠汽輪機(jī)及其輔機(jī)設(shè)備運(yùn)行現(xiàn)狀

運(yùn)行現(xiàn)狀主要體現(xiàn)在以下幾方面：①環(huán)境污染嚴(yán)重?，F(xiàn)階段，我國(guó)環(huán)境污染日益加劇，生態(tài)被嚴(yán)重破壞，其趨勢(shì)還沒(méi)有得到完美的控制。據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年二氧化硫的排放量達(dá)到2000萬(wàn)噸，而燃煤排放的煙塵和二氧化硫站總排放量的70%～80%。同時(shí)我國(guó)25%的煤炭都是含硫量大于等于2%的高硫煤，而煤炭總量的50%被應(yīng)用于發(fā)電，由此導(dǎo)致發(fā)電廠中排放的二氧化硫非常多。這種情況會(huì)引發(fā)人們呼吸系統(tǒng)疾病，使哮喘病加劇，并且引起胸部不適和頭疼等癥狀。因此，對(duì)發(fā)電廠汽輪機(jī)及其輔助設(shè)備進(jìn)行節(jié)能是非常有必要的，能夠有效減排，對(duì)環(huán)境保護(hù)十分有力。②加熱系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀?，F(xiàn)階段，在汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，加熱系統(tǒng)已不能滿足其給水旁路運(yùn)行、散熱損失以及端差損失的需求。一般情況下，加熱系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)都會(huì)參與汽輪機(jī)組的運(yùn)行，但是一旦其中某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，就會(huì)使其運(yùn)行受到影響，從而使發(fā)電廠經(jīng)濟(jì)性能受到影響，因此，對(duì)加熱系統(tǒng)的性能進(jìn)行改造，具有巨大的節(jié)能空間和潛力。

1.2 發(fā)電廠汽輪機(jī)及其輔機(jī)設(shè)備的節(jié)能目標(biāo)

發(fā)電廠汽輪機(jī)及其輔機(jī)設(shè)備的節(jié)目目標(biāo)主要從兩個(gè)節(jié)能指標(biāo)上進(jìn)行考慮：①宏觀節(jié)能能量指標(biāo)。到2020年時(shí)，我國(guó)每萬(wàn)元的GDP煤炭能耗從標(biāo)準(zhǔn)煤2.68t逐漸下調(diào)到標(biāo)準(zhǔn)煤1.54t，同時(shí)在2003～2020年期間，每年平均的節(jié)能率要達(dá)到3%，其節(jié)能能力要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)煤14億噸，相當(dāng)于使二氧化硫總排放量減少2100萬(wàn)噸。真空嚴(yán)密性每降低1kPa，熱效率會(huì)降低0.2%，而煤耗會(huì)增加0.564g/（kW·h），②單位能耗指標(biāo)。我國(guó)在2010年總體能耗節(jié)約就已經(jīng)達(dá)到了20世紀(jì)90年代的國(guó)際先進(jìn)水平。預(yù)計(jì)到2020年接近或者是達(dá)到現(xiàn)代國(guó)際的先進(jìn)水平。發(fā)電廠煤耗在2020年預(yù)計(jì)可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)煤320g左右，而且預(yù)計(jì)排煙溫度會(huì)提升到3～8℃，且鍋爐效率與原來(lái)相比將會(huì)提升0.2%～0.5%。機(jī)組的給水溫度每降低1℃，熱效率會(huì)降低0.03%，而煤耗會(huì)增加0.084g/（kW·h）。

二、汽輪機(jī)及其輔機(jī)設(shè)備的影響能耗因素

2.1 能耗因素

汽輪機(jī)汽缸是相對(duì)封閉、性能良好的氣室，阻斷汽缸內(nèi)的氣體和外界的空氣，同時(shí)將蒸汽轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。氣缸內(nèi)缸和外缸間存在著空氣夾層，工作過(guò)程中，熱輻射作用促使內(nèi)缸熱能向外缸傳遞，夾層內(nèi)氣流在某種程度上實(shí)現(xiàn)氣缸預(yù)加熱，為氣缸內(nèi)的工作效率提供保障。汽輪機(jī)及其輔機(jī)設(shè)備工作過(guò)程中，氣缸內(nèi)噴水量直接影響氣壓與溫度。熱能持續(xù)供應(yīng)的狀態(tài)下，噴水量和空氣之間比重逐漸增加，這就使得熱能消耗也逐漸增加，汽輪機(jī)及其輔機(jī)設(shè)備工作效率處在比較低的工作狀態(tài)，熱能損耗問(wèn)題也比較嚴(yán)重。蒸汽壓力與溫度變化也會(huì)影響汽輪損耗，實(shí)際操作過(guò)程中，需要保證鍋爐冷水壁與過(guò)熱器內(nèi)部保持清潔狀態(tài)，同時(shí)汽輪機(jī)輔機(jī)管線路合理性與封閉性也需要保證。

2.2 調(diào)整因素

汽輪機(jī)及其輔機(jī)設(shè)備的運(yùn)行調(diào)整合理性對(duì)整體節(jié)能降耗有效性產(chǎn)生直接影響。汽輪機(jī)及其輔機(jī)設(shè)備在運(yùn)行調(diào)整過(guò)程中主要包含6個(gè)方面的問(wèn)題。（1）未優(yōu)化循環(huán)水運(yùn)行方式，進(jìn)而未及時(shí)維護(hù)二次濾網(wǎng)，最終造成了堵塞，或者是真空泵冷卻水的溫度過(guò)高等造成凝汽器真空偏高。（2）機(jī)組啟停時(shí)，若是暖機(jī)時(shí)間的調(diào)整不夠恰當(dāng)或者是調(diào)整過(guò)長(zhǎng)也容易產(chǎn)生機(jī)組跳閘，這就使得機(jī)組由于頻繁的開(kāi)機(jī)停機(jī)而造成能耗增加。（3）機(jī)組由于運(yùn)行調(diào)整不夠恰當(dāng)造成了各項(xiàng)參與和實(shí)際負(fù)荷之間存在不符情況，這就使得能耗增加。（4）一部分并沒(méi)有應(yīng)用新型技術(shù)或者是參與改造舊機(jī)組，比技術(shù)創(chuàng)新機(jī)組的能耗高。（5）凝結(jié)水泵的運(yùn)行方式不夠合理，由于未合理進(jìn)行環(huán)節(jié)調(diào)整促使汽輪機(jī)及其輔機(jī)設(shè)備的運(yùn)行能耗隨之增加。（6）加熱器的水位設(shè)定方面不夠合理，或者是由于水位設(shè)定過(guò)高，或者是水位設(shè)定過(guò)低。

三、汽輪機(jī)及其輔機(jī)設(shè)備的節(jié)能途徑

3.1改造鍋爐水泵

汽輪機(jī)及其輔機(jī)設(shè)備改造節(jié)能技術(shù)時(shí)，需要針對(duì)原能耗較高鍋爐水泵換成能耗相對(duì)較小上水泵。啟動(dòng)機(jī)組前或者是鍋爐汽水系統(tǒng)的上壓試驗(yàn)過(guò)程中，可以選擇能耗相對(duì)較小的上水泵上水，鍋爐點(diǎn)火后則需要完成升壓后啟動(dòng)電泵，這樣有利于降低汽輪機(jī)及其輔機(jī)能耗。

3.2改造凝結(jié)器系統(tǒng)

一般情況下，降低的壓力值越大，代表蒸汽做功就會(huì)越多，這種情況，需要凝結(jié)器系統(tǒng)中的壓力始終保持真空狀態(tài)。這樣才能為汽輪機(jī)及其輔機(jī)設(shè)備的做功效率提供保障，同時(shí)不僅可以減少煤耗，而且還可以提高汽輪機(jī)及其輔機(jī)設(shè)備的經(jīng)濟(jì)效益。節(jié)能技術(shù)在凝結(jié)器系統(tǒng)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：①反復(fù)試驗(yàn)?zāi)Y(jié)器中凝汽器的真空嚴(yán)密性。定期試驗(yàn)真空嚴(yán)密性，如果發(fā)現(xiàn)其真空嚴(yán)密性不合格，那么需要進(jìn)行及時(shí)的堵漏和維護(hù)。在此期間，真空嚴(yán)密性每降低1kPa，熱效率會(huì)增加0.2%，而煤耗會(huì)增加0.564g/（kW·h），②定期對(duì)抽氣設(shè)備進(jìn)行維護(hù)。相關(guān)工作人員要定期的檢查抽氣器內(nèi)部的工作水箱水位，確保其中的水位始終保持正常，同時(shí)還要保證其水溫小于26℃。③對(duì)循環(huán)水水質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格控制。工作人員要實(shí)時(shí)監(jiān)控循環(huán)水水質(zhì)，降低凝汽器中銅管出現(xiàn)積垢的概率，從而提升換熱效果。同時(shí)還要檢查膠球清洗系統(tǒng)，確保其工作效率，提高其換熱效率，這樣才能夠達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

3.3優(yōu)化抽氣設(shè)備的運(yùn)行方式

抽氣設(shè)備是汽輪機(jī)重要的輔機(jī)，抽氣設(shè)備能夠抽出汽輪機(jī)在工作過(guò)程中漏入凝汽機(jī)中的空氣和其他氣體，從而能夠保證其能夠在真空環(huán)境下工作。而據(jù)筆者的工作經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，抽氣設(shè)備的工作效率受液體的溫度以及吸入口的壓力以及溫度等的影響，因此我們可以調(diào)節(jié)上述因素從而促使抽氣設(shè)備的高效工作。經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，抽氣設(shè)備的工作能力隨著工作液體溫度的升高而降低，因此夏季時(shí)抽氣設(shè)備的工作效率低下，使得其能耗過(guò)高。因此當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)工作人員可以采取低溫水冷卻工作液溫度的方式來(lái)給抽氣機(jī)的工作液進(jìn)行降溫。

3.4改造加熱系統(tǒng)技術(shù)

發(fā)電廠汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)主要借助煤燃實(shí)現(xiàn)加熱給水，煤處在燃燒加熱水的過(guò)程中，不僅會(huì)造成一部分熱量損失，還可能由于水的初始溫度過(guò)低造成能量更多損耗，這就使得鍋爐熱效率降低，那么就需要嚴(yán)格控制水溫。首先，確保高壓加熱器的投入率。汽輪機(jī)機(jī)組正常啟停時(shí)需要嚴(yán)格的按照相關(guān)規(guī)程操作，及時(shí)投入或者是解列高壓加熱器。為了能夠有效規(guī)避汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中高壓加熱器解列，工作人員需要合理維護(hù)高壓加熱器，這樣能夠規(guī)避由于人為失誤或人為疏忽產(chǎn)生的不必要能源損耗。其次，重視加熱器維護(hù)工作。工作人員需要重視檢查和維護(hù)加熱器冷卻水管等相關(guān)設(shè)備嚴(yán)密性，若是冷卻水管產(chǎn)生泄漏問(wèn)題，那么可能造成水污染，若是水室隔板產(chǎn)生泄漏，那么則可能造成一些高壓給水中冷卻水無(wú)法通過(guò)的問(wèn)題，這就使得給水的溫度過(guò)低，能源損耗較為嚴(yán)重。因此一旦發(fā)現(xiàn)了加熱器系統(tǒng)產(chǎn)生漏點(diǎn)，需要及時(shí)維護(hù)與堵漏。最后，確保加熱器處正常水位。若是汽輪機(jī)加熱器內(nèi)水位比較高，可能出現(xiàn)淹沒(méi)，需要減少換熱面積，同時(shí)造成換熱效率降低。此外，還可能由于疏水倒流入汽輪機(jī)對(duì)機(jī)組安全產(chǎn)生影響。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我們要提高電廠的輔機(jī)設(shè)備的節(jié)能功能的同時(shí)，尋找替代性的能源。我們更要在借鑒先進(jìn)工業(yè)國(guó)先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)的同時(shí)，根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況，實(shí)事求是地自主研制出適合我國(guó)實(shí)際情況的節(jié)能方法，從而達(dá)到降低生產(chǎn)成本、減少污染的目的。從而更好的保護(hù)生態(tài)環(huán)境，提高我國(guó)人民的生活質(zhì)量。

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