電廠汽機(jī)熱力系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化研究

晉控電力山西長(zhǎng)治發(fā)電有限責(zé)任公司 崔少峰

為推動(dòng)電力企業(yè)的健康發(fā)展，電廠應(yīng)當(dāng)提高對(duì)優(yōu)化改造發(fā)電機(jī)組和相關(guān)設(shè)備工作的重視度，提高設(shè)備使用性能。節(jié)能改造是當(dāng)前電力企業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的優(yōu)化環(huán)節(jié)，電力企業(yè)要全面分析實(shí)際影響汽機(jī)耗能過(guò)多的因素，進(jìn)行針對(duì)性改革。汽機(jī)熱力系統(tǒng)是保障電力能源處生產(chǎn)的關(guān)鍵，因此優(yōu)化電力熱能系統(tǒng)有利于電能穩(wěn)定生產(chǎn)，對(duì)于生產(chǎn)質(zhì)量提高也有積極作用，因此各大電力企業(yè)都應(yīng)當(dāng)重視汽機(jī)熱力系統(tǒng)優(yōu)化改革。

1 優(yōu)化火電廠汽機(jī)運(yùn)行管理的必要性

當(dāng)前火電廠是重要的生產(chǎn)電能的場(chǎng)所，因此火電廠正常高效運(yùn)轉(zhuǎn)有利于滿足人們?nèi)粘９ぷ骱蜕钪行枰碾娔堋；痣姀S產(chǎn)電的主要方式就是通過(guò)燃燒能源進(jìn)行能源轉(zhuǎn)換。這種生產(chǎn)方式最大的弊端，就是如果不能合理的把控能源燃燒效率就會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。在火電廠產(chǎn)電過(guò)程中，汽機(jī)對(duì)于燃燒效率具有顯著的影響，因此火電廠管理人員應(yīng)當(dāng)重視汽機(jī)的管理工作。

在汽機(jī)實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，受到客觀因素影響，汽機(jī)可能會(huì)產(chǎn)生類似運(yùn)轉(zhuǎn)效率下降等問(wèn)題，嚴(yán)重時(shí)還可能導(dǎo)致能源燃燒效率下降。為了提高能源生產(chǎn)效率，火電廠管理人員應(yīng)當(dāng)全面分析汽機(jī)生產(chǎn)效率的影響因素，綜合汽機(jī)的結(jié)構(gòu)特征，在故障發(fā)生時(shí)排查故障起源，制定出科學(xué)高效的故障優(yōu)化方案。這種優(yōu)化方式不僅能夠提高汽機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)效率、合理的控制能源生產(chǎn)效率，還能夠促進(jìn)火電廠整體運(yùn)行效率的提高。

嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)備點(diǎn)檢制度，通過(guò)點(diǎn)檢準(zhǔn)確掌握汽輪機(jī)及其輔機(jī)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、技術(shù)狀況等信息，維持和改善汽機(jī)設(shè)備工作性能，預(yù)防事故發(fā)生、延長(zhǎng)設(shè)備壽命、減少停機(jī)時(shí)間、降低檢修費(fèi)用，保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。為了提高、維持生產(chǎn)設(shè)備的原有性能，通過(guò)加強(qiáng)培訓(xùn)學(xué)習(xí)、典型事故案例剖析反思、先進(jìn)工作改進(jìn)技術(shù)方案心得來(lái)對(duì)運(yùn)行、維護(hù)、檢修人員工作素養(yǎng)加以提高。同時(shí)提高技術(shù)措施，借助高精工具、儀器，對(duì)設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性周密性的檢查，使設(shè)備的隱患和缺陷能夠得到早期發(fā)現(xiàn)、早期預(yù)防、早期處理，從根本上保證機(jī)組長(zhǎng)期穩(wěn)定安全運(yùn)行。

2 對(duì)電廠汽機(jī)熱力系統(tǒng)運(yùn)行效率產(chǎn)生影響的因素

汽機(jī)熱力系統(tǒng)進(jìn)行能源轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，能量變化符合能量守恒定律。因此，想要找到影響汽機(jī)熱力系統(tǒng)運(yùn)行效率的重要因素，相關(guān)工作人員可從能量守恒定律作為研究切入點(diǎn)進(jìn)行探究。對(duì)電廠汽機(jī)熱力系統(tǒng)進(jìn)行分析可得出，影響電廠運(yùn)行效率的因素主要分為不可控因素和可控因素兩大類。其中，所謂的可控因素就是能夠通過(guò)人為干預(yù)進(jìn)行控制的影響因素。常見(jiàn)的影響汽機(jī)運(yùn)行效率的可控因素主要包括汽輪機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性、汽機(jī)輔機(jī)系統(tǒng)溫度、汽機(jī)輔機(jī)系統(tǒng)壓力以及高壓內(nèi)缸的實(shí)際運(yùn)作效率等因素。這些影響因素對(duì)于汽機(jī)熱力系統(tǒng)的內(nèi)循環(huán)具有重要作用，一旦這些因素出現(xiàn)問(wèn)題可能導(dǎo)致內(nèi)循環(huán)遭到破壞，進(jìn)而導(dǎo)致汽機(jī)系統(tǒng)內(nèi)無(wú)法正常循環(huán)，大大降低能量的利用率，對(duì)于電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益造成破壞。

汽機(jī)熱力系統(tǒng)運(yùn)行效率的不可控影響因素，指的就是無(wú)法通過(guò)人為干預(yù)進(jìn)行預(yù)防避免問(wèn)題發(fā)生的因素。其中常見(jiàn)的不可控影響因素主要有汽機(jī)熱力系統(tǒng)的排污以及鍋爐排污等因素。汽機(jī)系統(tǒng)排污系統(tǒng)向外界排出廢料時(shí)，這些廢料中往往會(huì)蘊(yùn)含一部分未能轉(zhuǎn)換的能源，進(jìn)而造成汽機(jī)運(yùn)行效率下降的問(wèn)題。汽機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中想要維持系統(tǒng)能量一定，需要加大能源生產(chǎn)原材料來(lái)彌補(bǔ)由于排污系統(tǒng)運(yùn)行造成的損耗，這就導(dǎo)致汽機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中原材料使用量加大，在一定程度上提高了汽機(jī)運(yùn)行成本。在開(kāi)展汽機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化工作時(shí)，應(yīng)全面分析并重點(diǎn)優(yōu)化可控因素，進(jìn)而降低可控因素對(duì)汽機(jī)熱力系統(tǒng)造成的影響。此外還要在汽機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行前制定可行的預(yù)防和彌補(bǔ)方案，降低不可控因素對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響。

在汽機(jī)熱力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，想要促進(jìn)熱力系統(tǒng)持續(xù)高效的生產(chǎn)出高質(zhì)量的電能，就需維持電力系統(tǒng)長(zhǎng)期處于高效率的生產(chǎn)頻率。為維持熱力系統(tǒng)持續(xù)高效生產(chǎn)，首先需電廠內(nèi)各類生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備安全穩(wěn)定的運(yùn)行。想要完成這一目標(biāo)，需保證汽機(jī)熱力系統(tǒng)各個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)相關(guān)運(yùn)行設(shè)備具備較高的安全性和穩(wěn)定性，還要確保這些設(shè)備處于高效的運(yùn)行狀態(tài)。熱力系統(tǒng)運(yùn)行效率和系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性都會(huì)對(duì)電能生產(chǎn)工作產(chǎn)生顯著影響，因此熱力系統(tǒng)故障對(duì)其他輔機(jī)設(shè)備的運(yùn)行也會(huì)造成負(fù)面影響。因此電應(yīng)積極開(kāi)展汽機(jī)熱力系統(tǒng)的優(yōu)化工作，提高機(jī)組穩(wěn)定性和安全性，只有這樣才能保障生產(chǎn)出的電能具有較高質(zhì)量。

3 優(yōu)化電廠汽機(jī)熱力系統(tǒng)的方法

3.1 電廠汽機(jī)熱力系統(tǒng)的優(yōu)化因素

火電廠在進(jìn)行熱力系統(tǒng)優(yōu)化工作時(shí)，不能盲目的進(jìn)行優(yōu)化工作。相關(guān)工作人員在開(kāi)展優(yōu)化工作前，應(yīng)當(dāng)對(duì)電廠熱力系統(tǒng)進(jìn)行全面的分析，找到造成汽機(jī)熱力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)下降的實(shí)際影響因素。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合企業(yè)所具備的優(yōu)化技術(shù)以及汽機(jī)熱力系統(tǒng)優(yōu)化原則制定出可行的方案。實(shí)際開(kāi)展優(yōu)化工作時(shí)，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)開(kāi)展有關(guān)提高能量轉(zhuǎn)化率和降低能源損耗率的相關(guān)工作。

針對(duì)汽機(jī)能效優(yōu)化問(wèn)題，相關(guān)工作人員在實(shí)際開(kāi)展優(yōu)化工作前需要對(duì)汽機(jī)熱力系統(tǒng)以及汽機(jī)輔機(jī)設(shè)備進(jìn)行全面的檢修，確保熱力系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)良好。優(yōu)化過(guò)程中，高質(zhì)量的汽機(jī)系統(tǒng)檢修工作能夠提高優(yōu)化工作整體質(zhì)量。因此，工作人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合汽機(jī)熱力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)，以及設(shè)備點(diǎn)檢掌握的第一手設(shè)備運(yùn)維狀態(tài)，制定統(tǒng)一的設(shè)備規(guī)范化運(yùn)行參數(shù)和運(yùn)行數(shù)據(jù)。

在進(jìn)行優(yōu)化工作時(shí)，應(yīng)當(dāng)減少外部因素對(duì)汽機(jī)系統(tǒng)正常運(yùn)行產(chǎn)生的負(fù)面影響。首先，電廠相關(guān)管理人員應(yīng)當(dāng)重視參與檢修工作的技術(shù)人員的專業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)的提升；其次，針對(duì)檢修工作應(yīng)當(dāng)制定清晰明確的檢修標(biāo)準(zhǔn)和檢修方案，提高檢修工作的工藝標(biāo)準(zhǔn)，降低檢修過(guò)程中因檢修操作不當(dāng)導(dǎo)致的二次損壞。

為了避免汽機(jī)輔機(jī)系統(tǒng)狀態(tài)不佳造成汽機(jī)熱力系統(tǒng)運(yùn)行效率不佳的問(wèn)題，需要電廠工作人員提高檢修和優(yōu)化工作的監(jiān)管力度，對(duì)汽機(jī)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行專業(yè)的評(píng)估，進(jìn)而提高檢修工作質(zhì)量，保障收集到的相關(guān)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。只有全面分析汽機(jī)系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，綜合汽機(jī)熱力系統(tǒng)構(gòu)造等因素，制定科學(xué)可行的優(yōu)化方案，才能夠有效提高汽機(jī)系統(tǒng)能源轉(zhuǎn)化率，減少汽機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行故障，達(dá)到汽機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行效率的提高。

3.2 優(yōu)化汽機(jī)系統(tǒng)機(jī)組能效

在汽機(jī)熱力系統(tǒng)優(yōu)化過(guò)程中，能效優(yōu)化是提高整體優(yōu)化效果的關(guān)鍵。在實(shí)際開(kāi)展能效優(yōu)化時(shí)，需要優(yōu)化維持汽機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的輔助設(shè)備和汽封間隙，同時(shí)還要注意汽機(jī)疏水系統(tǒng)的優(yōu)化。相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)全面分析機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)以及機(jī)組部件，進(jìn)而采取高效的優(yōu)化措施進(jìn)行優(yōu)化工作，在實(shí)際優(yōu)化過(guò)程中，需要技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際情況作出調(diào)整。

為了排出汽機(jī)設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生的凝結(jié)水進(jìn)而保障汽機(jī)系統(tǒng)高效運(yùn)轉(zhuǎn)，這些汽機(jī)設(shè)備中會(huì)包含一些疏水管。然而，由于技術(shù)水平落后以及設(shè)備質(zhì)量較低，目前汽機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部疏水管和導(dǎo)汽管之間距離較近，導(dǎo)致汽機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)水蒸汽產(chǎn)生概率較低，因此冷凝水也不會(huì)產(chǎn)生。因此，優(yōu)化汽機(jī)系統(tǒng)是去除疏水管，不僅能夠提高設(shè)備能效、減少蒸汽損失率，還能夠有效提高能源利用率。值得注意的是，由于系統(tǒng)中沒(méi)有疏水管，就需要工作人員重點(diǎn)關(guān)注疏水閥處于開(kāi)啟狀態(tài)，避免由于水蒸氣無(wú)法正常排出造成的影響。

3.3 優(yōu)化疏水系統(tǒng)能效

汽機(jī)熱力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，由于汽機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部通常會(huì)在主設(shè)備與輔助設(shè)備之間安裝多個(gè)疏水閥門，按照上文去除疏水管后，需要確保剩余疏水閥門長(zhǎng)期保持開(kāi)啟。然而疏水閥門內(nèi)漏發(fā)生頻率較高，內(nèi)漏問(wèn)題發(fā)生會(huì)造成汽機(jī)系統(tǒng)熱量損耗，進(jìn)而導(dǎo)致汽機(jī)系統(tǒng)資源利用率下降等問(wèn)題的發(fā)生。據(jù)研究表明，造成汽機(jī)系統(tǒng)內(nèi)漏現(xiàn)象的主要原因，就是工作環(huán)境閥門前后壓差以及閥門啟停沖刷蒸汽導(dǎo)致的。根據(jù)汽機(jī)系統(tǒng)內(nèi)漏問(wèn)題嚴(yán)重性差異，也應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行針對(duì)性解決。相關(guān)工作人員在進(jìn)行優(yōu)化工作時(shí)，首先要清楚的認(rèn)識(shí)到影響汽機(jī)內(nèi)漏問(wèn)題發(fā)生的原因，采取例如通過(guò)增加相關(guān)部件提高疏水閥門密封性等措施，對(duì)汽機(jī)疏水系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)有效的優(yōu)化工作[1]。

3.4 優(yōu)化汽機(jī)熱力系統(tǒng)軸封系統(tǒng)和輔助蒸汽系統(tǒng)

汽機(jī)系統(tǒng)的軸封系統(tǒng)和輔助蒸汽系統(tǒng)是維護(hù)汽機(jī)系統(tǒng)高效運(yùn)行的關(guān)鍵，因此上述兩個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)化工作也十分重要。為了提高汽機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的熱能使用率，相關(guān)工作人員可以結(jié)合輔助蒸汽系統(tǒng)的實(shí)際結(jié)構(gòu)特征，選擇恰當(dāng)?shù)姆绞胶侠淼奶砑诱羝?。這種優(yōu)化方式還能夠提高汽機(jī)系統(tǒng)疏水閥的自動(dòng)化程度，有利于維持蒸汽體系處于熱備用狀態(tài)，還能夠?qū)崿F(xiàn)汽機(jī)熱力系統(tǒng)整體的優(yōu)化目標(biāo)；布萊汽封是常用的軸封系統(tǒng)優(yōu)化方式。采取這種方式能夠通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)設(shè)施間隙減小、進(jìn)而有效提高軸封系統(tǒng)抗磨損程度，優(yōu)化汽封漏氣的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)汽機(jī)系統(tǒng)的整體優(yōu)化[2]。

3.5 優(yōu)化系統(tǒng)運(yùn)行操作

啟動(dòng)汽泵會(huì)耗費(fèi)巨大的電能，還要花費(fèi)20小時(shí)進(jìn)行啟動(dòng)工作。因此，優(yōu)化汽機(jī)熱力能效可以通過(guò)減少機(jī)組啟停過(guò)程中所需耗費(fèi)的電能實(shí)現(xiàn)：利用輔汽汽源能夠?qū)崿F(xiàn)汽組汽泵全程啟動(dòng)，它的實(shí)際使用過(guò)程如下。首先利用高輔汽源沖動(dòng)小機(jī)向鍋爐中灌水，然后再點(diǎn)火加熱鍋爐中的水。在鍋爐燒水時(shí)，相關(guān)工作人員需要保證汽泵再循環(huán)門一直處于完全開(kāi)啟狀態(tài)。同時(shí)，相關(guān)工作人員還應(yīng)當(dāng)在機(jī)組冷態(tài)完成點(diǎn)火工作后進(jìn)行振動(dòng)監(jiān)測(cè)，在此過(guò)程中要確保汽泵一直保持給水狀態(tài)；工作人員不僅要確保在機(jī)組破壞真空環(huán)境之前關(guān)閉汽泵，還需要確保汽泵在機(jī)組滑停初期一直到停止工作時(shí)一直維持給水狀態(tài)。

優(yōu)化機(jī)組啟動(dòng)工作是優(yōu)化汽機(jī)系統(tǒng)整體運(yùn)行效率重要基礎(chǔ)：相關(guān)工作人員在機(jī)組檢修過(guò)后，還應(yīng)開(kāi)展主汽門以及調(diào)速嚴(yán)密性試驗(yàn)。但在此過(guò)程中，需要工作人員調(diào)解并縮短機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間，進(jìn)而降低試驗(yàn)造成的沖擊。同時(shí)，對(duì)機(jī)組進(jìn)行小修時(shí)可以不做該嚴(yán)密性試驗(yàn)；機(jī)組小修工作進(jìn)行過(guò)程中，雖然不需要工作人員進(jìn)行汽門嚴(yán)密性試驗(yàn)，但是需要按規(guī)定進(jìn)行噴油試驗(yàn)。檢修工作完成后，相關(guān)工作人員還要對(duì)機(jī)組主機(jī)開(kāi)展超速試驗(yàn)。值得注意的是，超速試驗(yàn)開(kāi)始前需要將機(jī)組設(shè)置為10%額定負(fù)荷，在此條件下運(yùn)轉(zhuǎn)4小時(shí)后開(kāi)展實(shí)驗(yàn)，否則設(shè)備可能會(huì)由于轉(zhuǎn)子受力造成損壞。

3.6 加大汽機(jī)檢驗(yàn)力度

火電廠汽機(jī)檢驗(yàn)工作是提高汽機(jī)故障發(fā)現(xiàn)和處理效率的重要條件，因此開(kāi)展汽機(jī)檢驗(yàn)工作有利于提高汽機(jī)工作效率。相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)重視火電廠汽機(jī)檢驗(yàn)工作并且加強(qiáng)檢驗(yàn)力度?；痣姀S汽機(jī)檢驗(yàn)工作的實(shí)際開(kāi)展，需要制定明確的檢驗(yàn)要求和檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)汽機(jī)規(guī)范化檢驗(yàn)。同時(shí)，相關(guān)工作人員需要嚴(yán)格記錄和觀察汽機(jī)運(yùn)行時(shí)設(shè)備溫度變化，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)時(shí)立刻進(jìn)行故障排查，保障汽機(jī)安全運(yùn)行。當(dāng)發(fā)現(xiàn)溫度異常時(shí)，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)從汽機(jī)軸承室開(kāi)始進(jìn)行故障排查，再到其他零件和環(huán)節(jié)進(jìn)行排查，直到造成溫度異常的原因被排查出來(lái)。在檢驗(yàn)汽機(jī)時(shí)，相關(guān)工作人員還可以觀察汽機(jī)室油位情況，確保油位不低于額定范圍。

3.7 加強(qiáng)汽機(jī)熱消耗控制

火電廠汽機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中，汽機(jī)熱消耗水平對(duì)電廠整體運(yùn)行效率具有重要影響，因此相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)重視優(yōu)化汽機(jī)內(nèi)控制熱量消耗的相關(guān)組件。據(jù)作者從業(yè)至今積累的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，調(diào)整參數(shù)數(shù)據(jù)是全面優(yōu)化汽機(jī)熱消耗水平的有效措施。在實(shí)際進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，可以適當(dāng)加大汽機(jī)壓力以及溫度水平，如果這種調(diào)節(jié)方式無(wú)法取得良好的優(yōu)化效果，還可以將汽機(jī)內(nèi)熱循環(huán)的數(shù)值進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)高，同時(shí)調(diào)低汽機(jī)背壓參數(shù)，進(jìn)而起到控制汽機(jī)熱消耗水平的作用。

綜上，汽輪機(jī)是完成電廠發(fā)電工作的關(guān)鍵設(shè)施，汽機(jī)輔機(jī)設(shè)備運(yùn)行效率的高低對(duì)電廠生產(chǎn)出的電能質(zhì)量以及電廠生產(chǎn)電能的效率有直接影響。因此，電力企業(yè)應(yīng)當(dāng)重視汽機(jī)工作運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)工作，積極開(kāi)展汽機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化工作，推動(dòng)火電廠安全穩(wěn)定的進(jìn)行發(fā)電工作。目前，我們主要從疏水系統(tǒng)、機(jī)組、軸封系統(tǒng)以及輔助蒸汽系統(tǒng)等方面優(yōu)化汽機(jī)能效，從汽泵啟動(dòng)方面優(yōu)化汽機(jī)操作，通過(guò)能效和操作的優(yōu)化就能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)化汽機(jī)熱力系統(tǒng)的作用。