電廠汽輪機(jī)運(yùn)行的節(jié)能降耗措施研究

田利生

（山西國(guó)峰煤電有限責(zé)任公司，山西呂梁 032200）

電力能源改變了人們的生活，人們對(duì)于電力的依賴性提高。在當(dāng)今社會(huì)，對(duì)電力不斷增加的需求量以及高強(qiáng)度的被需求性，在無形之中給電廠帶來巨大的壓力，當(dāng)務(wù)之急，是找出對(duì)電需求量不斷增加的解決方案，其中最有效最根本的方法就是以最低消耗獲得最大電量。作為發(fā)電機(jī)組的重要主機(jī)，汽輪機(jī)能耗水平的高低往往決定著機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平的高低，早在20世紀(jì)我國(guó)就對(duì)汽輪機(jī)的整體運(yùn)作方式以及運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了改革研究，在多年探索中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前我國(guó)電廠在發(fā)電過程中早就擺脫了老式的汽輪機(jī)，在應(yīng)用時(shí)選擇當(dāng)前較為先進(jìn)的汽輪機(jī)。由于當(dāng)前我國(guó)社會(huì)可用資源越來越少，可再生資源越來越少，因此汽輪機(jī)的能源消耗問題是當(dāng)前發(fā)電廠所要面臨的重點(diǎn)改善問題，全面優(yōu)化汽輪機(jī)的整體發(fā)展，降低汽輪機(jī)的能量消耗早已成為發(fā)電廠改革的重要方向。

1 汽輪機(jī)節(jié)能降耗的必要性

汽輪機(jī)在電廠生產(chǎn)運(yùn)行過程中承擔(dān)著主要作用，同時(shí)也為電廠能源控制工作提供多樣化的保護(hù)方案，其工作特點(diǎn)如表1所示。通過對(duì)我國(guó)電力系統(tǒng)的整體發(fā)展進(jìn)程探究可以總結(jié)出，國(guó)家針對(duì)電力系統(tǒng)的能源消耗問題制定出了改造技術(shù)，通過改造技術(shù)的研發(fā)全面提升電能的使用效率，從根本上減少能源消耗問題，為我國(guó)能源的發(fā)展提供保護(hù)。在電廠正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，將能源消耗降到最低能夠促進(jìn)電廠的整體發(fā)展，在為電廠提升經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，優(yōu)化電廠的發(fā)展方向，使電廠在發(fā)展過程中更加專業(yè)化。除此之外，在對(duì)汽輪機(jī)節(jié)能消耗問題進(jìn)行研究時(shí)，還制定出了通過提升汽輪機(jī)的使用效果和維護(hù)水平，來優(yōu)化汽輪機(jī)的能源消耗問題，從而為我國(guó)電廠的整體發(fā)展提供保護(hù)。

表1 汽輪機(jī)工作特點(diǎn)

2 電廠汽輪機(jī)的能耗問題分析

電廠生產(chǎn)過程中，一些生產(chǎn)環(huán)節(jié)和生產(chǎn)設(shè)備會(huì)出現(xiàn)能耗損失嚴(yán)重問題，如汽輪機(jī)機(jī)組能耗就是一大主要問題。電廠生產(chǎn)作業(yè)中汽輪機(jī)發(fā)揮著重要影響，電廠使用汽輪機(jī)可以實(shí)現(xiàn)多種能源的轉(zhuǎn)化，如電能的轉(zhuǎn)化、動(dòng)能的轉(zhuǎn)化以及熱能的轉(zhuǎn)化等。通常電廠在生產(chǎn)作業(yè)中，為了實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)目標(biāo)，會(huì)把汽輪機(jī)與其他設(shè)備一起組合使用，包括泵和鍋爐以及發(fā)電機(jī)設(shè)備等。也正是汽輪機(jī)與多種設(shè)備的組合應(yīng)用，增加了汽輪機(jī)的能耗損耗損失?？偟膩碚f，電廠汽輪機(jī)能耗損失嚴(yán)重問題的產(chǎn)生，主要受到以下幾個(gè)因素的影響。

2.1 汽輪機(jī)蒸汽壓力以及溫度

汽輪機(jī)的蒸汽壓力以及溫度會(huì)給汽輪機(jī)的節(jié)能效果帶來一定影響，當(dāng)蒸汽流量全面提升時(shí)，蒸汽的壓力將會(huì)逐漸下降，通過探討蒸汽壓力以及蒸汽溫度之間的關(guān)系總結(jié)出，運(yùn)行機(jī)組在運(yùn)行過程中，如果出現(xiàn)材料供給問題，那么將會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)的主蒸汽壓力與蒸汽溫度全面降低，從而出現(xiàn)能源消耗、浪費(fèi)等問題。

2.2 汽輪機(jī)出力的系數(shù)和空氣冷凝器

汽輪機(jī)設(shè)備出力消耗系數(shù)關(guān)系著汽輪機(jī)組是否可以正常連續(xù)運(yùn)行[1]。夏季是我國(guó)電力用電的最高峰，為了保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)的穩(wěn)定以及電力的正常使用，發(fā)電廠的各種汽輪發(fā)電機(jī)組件必需要根據(jù)夏季峰值的溫度變化情況進(jìn)行合理電力調(diào)配。發(fā)電廠要高度重視對(duì)空氣冷凝器的技術(shù)改造和日常維護(hù)檢修，使發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益和工作效率大幅提高，實(shí)現(xiàn)節(jié)能節(jié)碳減排。

2.3 汽輪機(jī)漏汽損失

當(dāng)前，電力市場(chǎng)執(zhí)行現(xiàn)貨交易規(guī)則，大部分汽輪機(jī)組頻繁參與深度調(diào)峰，隨著汽輪機(jī)運(yùn)行工況的惡劣或機(jī)組運(yùn)行年限長(zhǎng)，汽輪機(jī)漏汽損失如級(jí)間、汽封漏汽量不斷增加。具體表現(xiàn)為汽輪機(jī)各級(jí)抽汽壓力不達(dá)設(shè)計(jì)值，而各級(jí)抽汽溫度頻繁超溫（一般超溫10 ℃以上），汽輪機(jī)級(jí)間漏汽的增加使汽輪機(jī)各級(jí)做功能力下降，同時(shí)，抽汽參數(shù)的降低使加熱給水的加熱器溫升不足，給水溫度下降，運(yùn)行能耗大幅增加。另外，汽封間隙的增加使軸封漏汽量增大，也使汽輪機(jī)整體熱效率呈下降趨勢(shì)。

3 降低汽輪機(jī)能耗問題的措施

3.1 科學(xué)高效控制汽輪機(jī)的給水溫度

當(dāng)汽輪機(jī)的給水溫度變得很低時(shí)，此時(shí)就需要加入大量的燃料，使汽輪機(jī)的給水溫度提升，而燃料追加勢(shì)必導(dǎo)致電廠的煤炭消耗量大于計(jì)劃用量，讓汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中的能耗升高，最終導(dǎo)致節(jié)能降耗的效果較差，還有對(duì)于能源浪費(fèi)嚴(yán)重的現(xiàn)象。由于汽輪機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行過程中，會(huì)燃燒大量的煤炭燃料以及排出廢氣廢渣，而此時(shí)汽輪機(jī)內(nèi)部的鍋爐排氣系統(tǒng)中，相應(yīng)的就會(huì)跟隨廢氣排出一些燃燒產(chǎn)生的熱量，如此一來汽輪機(jī)的實(shí)際功率也就達(dá)不到設(shè)計(jì)的要求，同時(shí)也會(huì)嚴(yán)重影響鍋爐的運(yùn)用效率以及工作質(zhì)量。而針對(duì)這種不利的情況，進(jìn)行汽輪機(jī)操作的后勤維護(hù)人員，應(yīng)遵守規(guī)范的維護(hù)方法原則，對(duì)汽輪機(jī)內(nèi)部加熱器進(jìn)行溫度控制與技術(shù)干預(yù)，從而保證汽輪機(jī)內(nèi)部的給水溫度真正達(dá)標(biāo)，要讓溫度與水位達(dá)到符合汽輪機(jī)正常穩(wěn)定運(yùn)行的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，避免出現(xiàn)溫度太低的情況，還要提高水溫的實(shí)際上升速度，從而降低煤炭的實(shí)際消耗量。如果發(fā)現(xiàn)任何運(yùn)行過程中的異常，此時(shí)就應(yīng)當(dāng)立即停止運(yùn)行，并進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)維修或?qū)τ谠摬课坏牧慵M(jìn)行更換，從而讓水溫可以達(dá)到汽輪機(jī)的運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)以及穩(wěn)定性，此時(shí)汽輪機(jī)的水蒸氣在水箱內(nèi)還可以開展正常的熱量交換，而一旦高加筒體的氣密封出現(xiàn)泄漏問題，直接就會(huì)導(dǎo)致溫度不達(dá)標(biāo)。要想解決這個(gè)問題，就需要及時(shí)控制氣缸的啟動(dòng)以及停止，只有這樣，水箱內(nèi)的水位才能保持在一個(gè)比較穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。

3.2 管理凝汽機(jī)器

凝汽機(jī)器的管理工作主要分為兩個(gè)方面：清理冷卻面及控制熱負(fù)荷。由于凝汽機(jī)器的冷凝管會(huì)隨著使用時(shí)間推移而逐漸出現(xiàn)表面污垢，其污垢會(huì)對(duì)機(jī)器的正常運(yùn)作造成一定影響，所以為了延長(zhǎng)機(jī)器使用壽命，使機(jī)器在整個(gè)使用期間內(nèi)都能較為順利地運(yùn)行，應(yīng)該定期清理凝汽機(jī)器的冷卻面。清理凝汽機(jī)器冷卻面的常見做法主要有干洗和酸洗混合兩種，可以按照冷凝管的實(shí)際情況來選擇合適的清洗方式。在進(jìn)行清洗之前，要先觀察冷卻面的污染情況，然后通過和專業(yè)數(shù)據(jù)的對(duì)比來確定該冷卻面是否需要清洗[2]。具體而言當(dāng)冷卻面清潔程度和數(shù)據(jù)之間差距過大則說明該冷卻面應(yīng)該被清洗。通常情況下可以采取干洗的方式來清洗冷卻面[3]。當(dāng)冷卻面污垢已經(jīng)形成較長(zhǎng)時(shí)間，采取干洗方式并不能有效去除污垢時(shí)則需要采取酸洗方式。在控制熱負(fù)荷方面，需要采取合適手段來降低機(jī)器內(nèi)熱負(fù)荷，從而使機(jī)器工作效率能夠有效提高。通常采用的方法是在凝汽器喉部安裝霧化噴頭。

3.3 汽輪機(jī)運(yùn)行初、終端的優(yōu)化

合理控制汽輪機(jī)運(yùn)行初、終參數(shù)是汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要舉措，如主汽壓力、溫度超過允許值時(shí)，汽輪機(jī)不許運(yùn)行，但初參數(shù)降低時(shí)，汽輪機(jī)的可用熱降減少，耗汽量增加，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性降低，尤其是當(dāng)前汽輪機(jī)為降低閥門節(jié)流損失多采用順序閥運(yùn)行的模式，這就要求汽輪機(jī)提高蒸汽初參數(shù)和降低終參數(shù)，確保機(jī)組內(nèi)效率明顯提高[4]。以某廠300 MW 汽輪機(jī)為例，經(jīng)優(yōu)化運(yùn)行后，不但可確保汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)運(yùn)行安全，可保證各不同負(fù)荷工況點(diǎn)下汽輪機(jī)熱耗降低14.47～20.17 kJ/kWh。另外汽輪機(jī)冷端參數(shù)的優(yōu)化同樣可以增加機(jī)組可用熱降，300 MW 空冷機(jī)組的排汽壓力每降低1 kPa，同工況下發(fā)電機(jī)增發(fā)功率0.7 MW，遇高溫環(huán)境下排汽壓力急劇升高，經(jīng)過系統(tǒng)改造，采取空冷列投入噴淋冷卻水，有限降低排汽壓力3～4 kPa，極大地提高了空冷機(jī)組高溫環(huán)境運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。值得注意的是，汽輪機(jī)的排氣壓力并不是越低越好，一味地降低排汽壓力會(huì)使末極葉片容易遭到水蝕，背離節(jié)能降耗的初衷。

3.4 汽輪機(jī)的高效化檢修

汽輪機(jī)作為發(fā)電廠的核心設(shè)備，如果運(yùn)用了先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，會(huì)有效提高發(fā)電廠的電力輸出效率。在監(jiān)控真空度工序中，運(yùn)用高科技的真空感應(yīng)器裝置在汽輪機(jī)內(nèi)部腔體上，同時(shí)，在遠(yuǎn)程端連接報(bào)警系統(tǒng)，通過顯示器即可實(shí)時(shí)掌握腔體的真空參數(shù)，當(dāng)真空度不符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，就會(huì)引發(fā)報(bào)警器報(bào)警，有效提高檢修效率。隨著先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)的普及，發(fā)電廠故障信息可以通過傳感裝置或者探測(cè)器等技術(shù)手段獲取并將相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)傳輸?shù)酱髷?shù)據(jù)平臺(tái)系統(tǒng)，管理者或者技術(shù)人員可通過顯示器了解設(shè)備運(yùn)行的各類信息，并可以智能化地篩選數(shù)據(jù)并分析。這種電子日志包括維修記錄，檢修前后的狀態(tài)對(duì)比，檢修時(shí)間、人員、更換部件情況等，這些數(shù)據(jù)便于后續(xù)檢修人員了解汽輪機(jī)的歷史檢修情況，對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況有深入的掌握，快速找到問題關(guān)鍵點(diǎn)，提高故障排查效率和檢修水平。同時(shí)，根據(jù)測(cè)評(píng)報(bào)告，可以判斷汽輪機(jī)當(dāng)前運(yùn)行的可靠性和安全性。

3.5 科學(xué)地進(jìn)行汽輪機(jī)啟?？刂?/h3>

科學(xué)合理地對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行啟?？刂?，能夠有效減少能源消耗。①在汽輪機(jī)啟動(dòng)前需要結(jié)合汽輪機(jī)實(shí)際狀態(tài)和參數(shù)，制定合格的啟動(dòng)參數(shù)和啟動(dòng)節(jié)點(diǎn)，另外，可對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行預(yù)熱改造，增設(shè)暖缸系統(tǒng)，如某廠汽輪機(jī)建設(shè)一套汽輪機(jī)暖缸裝置，在汽輪機(jī)冷態(tài)啟動(dòng)時(shí)，提前投入該系統(tǒng)對(duì)汽輪機(jī)各部進(jìn)行預(yù)熱，將汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子加熱至脆性轉(zhuǎn)變溫度以上，可有效縮短沖轉(zhuǎn)暖機(jī)時(shí)間約1h，有效降低機(jī)組啟動(dòng)能耗。②在啟動(dòng)過程中進(jìn)行輔助設(shè)備運(yùn)行優(yōu)化，當(dāng)前，多數(shù)電廠設(shè)置汽動(dòng)給水泵，機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，利用輔助汽源進(jìn)行全程汽泵啟動(dòng)，并根據(jù)實(shí)時(shí)主汽參數(shù)控制汽泵轉(zhuǎn)速，有效減少電泵啟動(dòng)帶來的能耗浪費(fèi)，同時(shí)，凝結(jié)水泵、輔機(jī)冷卻水泵等重要輔助設(shè)備均可在適當(dāng)?shù)墓?jié)點(diǎn)投入，針對(duì)空冷運(yùn)行機(jī)組負(fù)壓系統(tǒng)比較龐大，容易使汽輪機(jī)在啟動(dòng)過程中因水質(zhì)不合格而無法回收并接帶負(fù)荷，可在機(jī)組停運(yùn)時(shí)，采取負(fù)壓抽濕和加藥保養(yǎng)的方法，改善機(jī)組啟動(dòng)時(shí)水質(zhì)，縮短啟動(dòng)時(shí)間。

4 結(jié)語(yǔ)

電廠汽輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和很多方面的內(nèi)容有關(guān)，需要從實(shí)際情況出發(fā)來做好電廠汽輪機(jī)的優(yōu)化，使其更具有節(jié)能降耗的效果。企業(yè)需要明確節(jié)能降耗的意義，從可持續(xù)發(fā)展的角度著手來解決現(xiàn)存的能源消耗問題。比如要控制給水溫度，讓凝汽器可以持續(xù)處在非真空狀態(tài)的正常運(yùn)行中。要完善汽輪機(jī)控制模式，做好調(diào)控工作，完善自動(dòng)化系統(tǒng)的搭建，加大資金投入等，通過一系列的措施來讓節(jié)能降耗能真正投入實(shí)際使用并發(fā)揮出對(duì)應(yīng)的價(jià)值。企業(yè)要能夠從實(shí)際情況出發(fā)，來培養(yǎng)更多專業(yè)人才，壯大人才隊(duì)伍，讓企業(yè)有更好的發(fā)展目標(biāo)。