電廠汽輪機(jī)運行的節(jié)能降耗策略探析

馬旭

（神華國能寧夏煤電有限公司，寧夏 銀川 750000）

社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展必然伴隨著能源的消耗嚴(yán)重，在此情況下電廠也將面臨巨大的難題，如何進(jìn)行節(jié)能降耗。汽輪機(jī)作為電廠節(jié)能降耗設(shè)備的主體，為電廠的節(jié)能降耗工作帶來了不小的作用。為進(jìn)一步確保汽輪機(jī)的運行效率，本文對于汽輪機(jī)的節(jié)能降耗具體策略進(jìn)行了較為深入的分析。

1 電廠汽輪機(jī)能耗問題概述

電廠使用的汽輪機(jī)一般由轉(zhuǎn)子和靜子兩部分構(gòu)成，其中轉(zhuǎn)子包括了葉輪、動葉片、旋轉(zhuǎn)部件等；而靜子則由氣缸、隔板、噴管、蒸汽式、軸承、滑銷系統(tǒng)等構(gòu)成。在電廠運行的過程中，汽輪機(jī)就是原動機(jī)，其承擔(dān)著能量轉(zhuǎn)換的重要作用，實現(xiàn)電能、熱能以及動能之間的轉(zhuǎn)換。同時分析電廠汽輪機(jī)的運行原理發(fā)現(xiàn)，汽輪機(jī)的能耗問題主要包括了以下內(nèi)容：

（1）汽輪機(jī)自身因為使用年限過長而產(chǎn)生變形、腐蝕以及漏氣等問題，從而加大能耗。

（2）對汽輪機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)時，汽輪機(jī)運行的過程中未對其進(jìn)行優(yōu)化，導(dǎo)致汽輪機(jī)在實際使用時產(chǎn)生的負(fù)荷以及參數(shù)存在著較大差異。

（3）汽輪機(jī)水冷凝器的真空程度和冷卻溫度比較高，從而增加了電廠的能耗。因為空氣冷凝汽器的運行效率會受到風(fēng)沙以及環(huán)境溫度的影響，如果空氣冷凝汽器在冷凝的過程中致使冷凝水中含有較多溶氧，將嚴(yán)重影響汽輪機(jī)的熱量傳輸，并對傳輸管道造成腐蝕，汽輪機(jī)無法正常運行，設(shè)備使用效率降低，從而增加設(shè)備能耗。其中，汽輪機(jī)的斷面示意圖如圖1 所示。

圖1 電廠汽輪機(jī)斷面示意圖

2 電廠節(jié)能降耗的主要影響因素

2.1 汽輪機(jī)缸效率和機(jī)組通流性能

汽輪機(jī)在運行的過程中會將其產(chǎn)生的各種能量轉(zhuǎn)換為電能，在轉(zhuǎn)換電能的過程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換效率也就是汽輪機(jī)缸效率，但通過觀察分析汽輪機(jī)的實際運行效率來看，大部分電廠的汽輪機(jī)缸效率相對較低。而汽輪機(jī)缸效率越高，那么汽輪機(jī)的能耗越高，且隨著氣流面積的增加，氣流量也會增加，能耗也越高。

2.2 汽輪機(jī)主蒸汽溫度和壓力

汽輪機(jī)在運行過程中產(chǎn)生的蒸汽壓力、溫度就是汽輪機(jī)主蒸汽的溫度、壓力。當(dāng)汽輪機(jī)在正常條件下運行時，蒸汽壓力越大，蒸汽流量會隨之減少，如果不能及時提供燃料，汽輪機(jī)主蒸汽壓力和溫度相應(yīng)減少，能耗進(jìn)一步提高。

2.3 汽輪機(jī)出力的系數(shù)和空氣冷凝器

夏季時，我國的整體耗電偏高，電力負(fù)荷增加并形成峰值，為確保汽輪機(jī)機(jī)組安全運行，必須要根據(jù)電廠的電力負(fù)荷對汽輪機(jī)進(jìn)行科學(xué)調(diào)整。此外，汽輪機(jī)能耗會受到空氣冷凝器的影響，如果冷凝器冷凝水中的溶氧過高，汽輪機(jī)的運行效率會進(jìn)一步降低，從而能耗變高。

3 電廠汽輪機(jī)運行的節(jié)能降耗策略

3.1 汽輪機(jī)汽封改造

雖然，大部分的電廠都對汽輪機(jī)進(jìn)行過熱力性能測試，但是從測試結(jié)果來看，汽輪機(jī)的熱力性能相對較差，各汽輪機(jī)缸的效率基本上都低于預(yù)期設(shè)計的30%左右，此時汽輪機(jī)的熱量消耗要比設(shè)定值高出210kJ/（kW·h）。不僅如此，由于汽輪機(jī)在運行過程中汽封齒會產(chǎn)生摩擦力而導(dǎo)致脫落，一旦汽封齒脫落對于下游的部件會造成較為強(qiáng)烈的沖擊而產(chǎn)生安全事故，因此需要對汽輪機(jī)汽封進(jìn)行改造。

（1）要對汽封間隙進(jìn)行測量調(diào)整，在測量隔板數(shù)據(jù)的實際值、設(shè)定值是需要在空港的情況下進(jìn)行，記錄完成后的數(shù)據(jù)必須要進(jìn)行匹配篩選，將隔板套裝入到汽輪機(jī)內(nèi)缸之后要看汽封環(huán)齒環(huán)是否發(fā)生變形。在重裝汽輪機(jī)汽封環(huán)之前要確定好汽封環(huán)的間隙指標(biāo)數(shù)值，裝入汽封環(huán)后必須要將汽封齒高度控制在0.2mm。在完成汽封環(huán)重裝工作后，直接測量記錄動靜間隙的大小，確保汽封間隙控制在標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)內(nèi)，然后對汽輪機(jī)的實缸整體進(jìn)行汽封間隙驗收分析，對驗收成果進(jìn)行記錄并保存。

（2）重新裝入汽封之前最重要的就是要拆掉原來的舊汽封，拆除過程中要注意在封閉的環(huán)境中進(jìn)行，因為汽輪機(jī)汽封環(huán)安裝槽內(nèi)會集聚水垢、鐵銹等雜質(zhì)，使得測量的汽封模塊安裝與動靜間隙距離產(chǎn)生較大誤差。因此，在重新安裝汽封前必須要根據(jù)設(shè)計圖紙確定汽封的大小以及汽封模塊安裝的具體位置，且汽封模塊極其配件需根據(jù)透平級順序進(jìn)行編號，經(jīng)過質(zhì)量檢測后再重新安裝。

3.2 冷卻塔填料改造

汽輪機(jī)冷卻塔的冷卻過程需要大量的水資源支持，通過大量的水來進(jìn)行冷卻，所以耗水量很大。而如果汽輪機(jī)在運行過程中將溫度下降每5℃可提高1%的凝汽器真空，汽輪機(jī)機(jī)組的功率可直接增長1%，相應(yīng)的能回也會隨之降低1%，因此要達(dá)到節(jié)能降耗的目的就必須通過改造冷卻塔填料來降低汽輪機(jī)的出水溫度。在填料改造的過程中首先要拆掉冷卻塔原有的舊托架和填料并更換除水器等，在更換配件的過程中需要在無任何雜物以及浮塵的環(huán)境中進(jìn)行。

首先，用小片距的PVC 白色塑料T 型淋水填料以及H58 等級的玻璃鋼托架替換雙曲線自然通風(fēng)冷卻塔中舊的S 型填料以及舊的玻璃鋼托架，其厚度保持在0.4mm 且填料塊高度不超過1m，在現(xiàn)場進(jìn)行組裝之后將其放入到冷卻塔中?，F(xiàn)場進(jìn)行組裝后再鋪設(shè)，且重新安裝的不銹鋼帶配水管的寬度和厚度保持在15mm、0.9mm。在對冷卻塔填料進(jìn)行改造后，冷卻塔的冷卻效果更好，且冷卻塔的淋水填料的波形、換熱面積等經(jīng)過調(diào)整后可有效降低汽輪機(jī)的運行溫度，從而實現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。其中，汽輪機(jī)冷卻塔結(jié)構(gòu)示意圖如圖2 所示。

圖2 汽輪機(jī)冷卻塔結(jié)構(gòu)示意圖

3.3 機(jī)組中水的溫度

水溫是影響汽輪機(jī)運行效率的重要因素之一，是因為水溫會影響汽輪機(jī)燃料的使用，水溫過低會影響燃料的燃燒，從而降低汽輪機(jī)的運行效率，使得汽輪機(jī)的燃料消耗增加，導(dǎo)致汽輪器熱量損失嚴(yán)重，這樣不僅降低了汽輪機(jī)運行中能量的轉(zhuǎn)換，更增加了汽輪機(jī)的能耗，因此必須要將水的溫度控制在合理的標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。汽輪機(jī)運行時，還需要時常對汽輪機(jī)進(jìn)行檢查，降低汽輪機(jī)安全隱患的出現(xiàn)。除此之外，加強(qiáng)對設(shè)備的維護(hù)，維修人員必須要定期對高壓加熱系統(tǒng)管道進(jìn)行清理，從而確保高壓加熱系統(tǒng)的供熱效率，做好管道的滲漏檢查，避免因供熱管道泄漏而影響能量轉(zhuǎn)換效率。

3.4 汽輪機(jī)的凝汽器

汽輪機(jī)凝汽器的節(jié)能降耗措施包括：

（1）汽輪機(jī)凝汽器出現(xiàn)問題時的對策，為有效增加汽輪機(jī)凝汽器真空，必須要組織凝汽器發(fā)生泄漏，確保汽輪機(jī)的組件密封性。

首先，維修人員要定期為汽輪機(jī)進(jìn)行安全檢修，當(dāng)汽輪機(jī)出現(xiàn)安全隱患時要及時解決，從而確保汽輪機(jī)的安全運行；其次，凝汽器管道在長期使用的過程中會產(chǎn)生大量的水垢，直接影響了機(jī)組運行過程中的能量轉(zhuǎn)換效率，大大降低了熱量轉(zhuǎn)換，為防止此類情況發(fā)生，維修人員要定期清理凝汽器管道內(nèi)的水垢，以防止水垢堆積在管道內(nèi)。改良汽輪機(jī)凝汽器后，凝汽器管道內(nèi)水垢的形成速度放緩，凝汽器的負(fù)荷減少，汽輪機(jī)機(jī)組能更好的運行，組件的能量轉(zhuǎn)效率進(jìn)一步提升，能量利用率提升，實現(xiàn)節(jié)能降耗目的。

（2）汽輪機(jī)機(jī)組運行過程中，當(dāng)汽輪機(jī)運行時，如果凝汽器的真空太低，汽輪機(jī)軸承因為受到承受壓力的影響使得凝汽器的水位提高，汽輪機(jī)機(jī)組無法正常運行，所以為確保汽輪機(jī)的正常運行要讓凝汽器在一個真空的環(huán)境中運行。當(dāng)凝汽器在真空環(huán)境中運行時，可有效減少燃燒材料的消耗，以提高能量的轉(zhuǎn)換效率；不僅如此，凝汽器在真空環(huán)境中運行，汽輪機(jī)的運行周期更長。

（3）控制凝汽器的凝結(jié)水位，當(dāng)汽輪機(jī)啟動時，必須要將凝汽器的凝結(jié)水位控制在標(biāo)準(zhǔn)水位內(nèi)，但是要注意操作的規(guī)范性，因為操作不規(guī)范可能會讓凝汽器內(nèi)部的冷卻面積不足而讓凝汽器的真空下降，此時要采取相應(yīng)的措施將真空穩(wěn)定在合理范圍內(nèi)。其中，汽輪機(jī)凝汽器結(jié)構(gòu)示意圖如圖3 所示。

圖3 汽輪機(jī)凝汽器結(jié)構(gòu)示意圖

3.5 控制好汽輪機(jī)的啟動、運行、停止

汽輪機(jī)的運行效率同樣受到汽輪機(jī)的啟動、運行、停止影響，因此要控制好汽輪機(jī)的啟動、運行、停止。

（1）汽輪機(jī)啟動，為減少汽輪機(jī)啟動時的成本，在汽輪機(jī)正式啟動前就要將汽輪機(jī)旁的旁壓打開，是汽輪機(jī)的旁壓保持在2.0MPa 左右，然后打開真空破門，并保證汽輪機(jī)的真空壓在-55kPa 左右，以此來增加汽輪機(jī)的蒸汽數(shù)量，減少汽輪機(jī)的啟動時間，降低能耗。

（2）汽輪機(jī)運行，為降低汽輪機(jī)負(fù)荷，一般采用定—滑—定的運行方式，此運行方式可確保汽輪機(jī)的負(fù)荷不變并讓汽輪機(jī)機(jī)組進(jìn)行一次性調(diào)頻，從而有效減少壓力損失，提高能源使用效率。

（3）汽輪機(jī)停止，汽輪機(jī)不可隨用隨停，只需要在進(jìn)行維修時再停止，在停機(jī)時要對汽輪機(jī)的組件進(jìn)行檢測，將汽輪機(jī)的各項參數(shù)進(jìn)行科學(xué)設(shè)置，延長汽輪機(jī)的使用周期。

3.6 優(yōu)化改造汽輪機(jī)的運行技術(shù)

不僅如此，汽輪機(jī)運行技術(shù)是確保汽輪機(jī)高效運行的基礎(chǔ)之一，所以對電廠汽輪機(jī)的改造還包括可對汽輪機(jī)運行技術(shù)的優(yōu)化。

（1）相關(guān)的技術(shù)人員要對凝汽器進(jìn)行優(yōu)化改造，不斷地優(yōu)化汽輪機(jī)工作運行效率，讓汽輪機(jī)機(jī)組能改造在安全、經(jīng)濟(jì)的環(huán)境中運行。

（2）相關(guān)負(fù)責(zé)人要將技術(shù)改造的重點放在凝汽器運行技術(shù)以及操作技術(shù)上，這是因為汽輪機(jī)機(jī)組的運行效率受到凝汽器性能的直接影響，如果不能夠處理好兩者之間的關(guān)系，那么汽輪機(jī)運行的節(jié)能降耗工作無法有效開展。

（3）相關(guān)維修人員要根據(jù)凝汽器中已經(jīng)存在的問題以及真空狀態(tài)進(jìn)行改造，在確保汽輪機(jī)運行技術(shù)正常改造的基礎(chǔ)上減少電廠改造資金的投入。

4 結(jié)語

綜上，電廠汽輪機(jī)運行效率直接影響汽輪機(jī)的節(jié)能降耗，所以如何提高汽輪機(jī)的運行效率對降低能耗意義重大，因此本文從汽輪機(jī)汽封改造、冷卻塔填料改造以及汽輪機(jī)運行技術(shù)等方面實現(xiàn)節(jié)能降耗目的。