火力發電廠汽輪機運行管理與優化

馮福祥

【摘 要】電廠汽輪機作為電廠的重要組成部分，其運行的經濟性可以在很大程度上影響機組的運行性能，本文從汽輪機運行主要因素出發，分析了汽輪機運行優化與節能的一些方法，從汽輪機啟動、運行以及停機三個方面分析了汽輪所處不同狀態是的運行優化方法。本文可以為實際從事汽輪機運行管理的相關人員提供參考。

【關鍵詞】汽輪機運行；經濟性；優化；節能減排

1 汽輪機節能降耗可行性分析

本文從技術和經濟兩個方面分析汽輪機節能降耗的可行性：首先，從技術方面來進行考慮，國內對老機組的改造開始的很早，在20世紀末就有這方面的技術改造經驗。經過幾十年的發展和完善，國內對汽輪機節能改造從理論和經驗上的認識都已經十分成熟，能快速高效的完成對汽輪機的改造。基于以上原因，目前國內改造之后的汽輪機的運行性能得到進一步的提升，特別是熱效率獲得了很大程度的提升，減少能源的浪費和污染物的排放量，提升了可用能源轉化的效率，此外，改造后的汽輪機在安全性和可靠性的角度都會有不同程度的提升。因此，我國當前完全具備對對汽輪機進行節能改造的技術，實現汽輪機的改進和電廠經濟性的提升。另外，節能減排雖然是電廠改造的目標，但是節能改造一定會耗費相當大的資金和時間，在進行汽輪機節能改造之前一定要合理分析和計算汽輪機改造的經濟性，不能簡單的考慮電廠的節能看，這是得不償失的。從過去幾十年積累的經驗來看，現有汽輪機的節能改造的投入與收益要遠遠大于采購新機組所產生的收益，從長遠看也符合電廠的經濟效益，因此改造具有經濟上的可行性。

2 影響汽輪機運行的主要因素

分析了解電廠汽輪機運行的影響因素，找到汽輪機運行過程中的缺點和不足，才能實現電廠汽輪機節能改造的高效進行。本文總結了影響汽輪機運行性能的一些主要參數和因素，分別如下：

（1）機組真空降低，這一點對機組運行的經濟性的影響是十分明顯的，機組真空度降低，等于提升了循環中冷端的溫度，會造成機組發電效率的降低、發電煤耗的增加，最終引起發電成本的提升。

（2）汽輪機進水，發生水沖擊，水沖擊不只會使汽輪機的運行效率下降，更會影響汽輪機葉片的壽命，對汽輪機的安全運行造成極大的威脅，這一點在運行中一定要避免其發生。

（3）從循環的角度來看，主蒸汽溫度越高對機組的運行效率越有利，但是并不是主蒸汽溫度越高就越好，主蒸汽溫度過高會對汽輪機入口葉片造成熱沖擊，降低汽輪機葉片的壽命，當然主蒸汽溫度也不宜過低，過低會使汽輪機效率大幅度降低。

（4）主蒸汽壓力過高或過低，這與主蒸汽溫度的影響是類似的，壓力過高會沖擊入口葉片，過低會使機組效率降低。

3 汽輪機運行節能的主要途徑和方法

從上文的分析可以看出，主蒸汽參數和冷端參數是影響汽輪機運行效率的主要參數，所以汽輪機節能該要也要從這幾個方面出發進行討論。汽輪機節能改造的主要途徑包括以下幾點：

（1）維持凝汽器最佳真空，凝汽器真空是影響汽輪機運行的重要因素，為了保證汽輪機具有較高的運行效率，要通過各種參數的調節使凝汽器的真空在最佳狀態，這樣就可以減少汽輪機對能源的浪費，提高能源利用率，使機組的經濟效益在一定程度上得到提升。具體來說，可以從以下幾個方面出發來確保汽輪機的最佳真空狀態：A.保證機組的密封性良好，要對機組的密封性定期進行檢查，防止凝汽器密封性的降低，利用汽輪機在大修的時間合理高效的對汽輪機以及凝汽器系統存在的漏洞進行檢測和處理。B.泵的維護對凝汽器真空的保持也是很重要的，泵的運行直接影響循環泵工和凝汽器冷卻溫度，影響汽輪機的運行效率。C.凝汽器水垢的處理是關系到凝汽器壽命和真空度的一個重要問題，要嚴格控制凝汽器的水質，保證凝汽器換熱性能的良好。

（2）提高給水溫度，給水進入鍋爐吸收熱量產生高溫高壓的蒸汽，給水溫度越高，鍋爐燃燒所需燃料就越少，降低了燃料的使用量，提高了機組的運行效率和運行性能。但是給水溫度不能太高，太高的話就會增大汽輪機抽氣量，降低汽輪機輸出功率，影響機組的運行性能。對于提高給水溫度，本文提出了以下幾點方案：A.按照機組的相關給定規程投入機組滑啟、滑停；機組啟停嚴格按照規程規定及時投入或解列高加；加強高加運行維護，防止運行操作不當，造成高加保護動作解列。B.維持運行過程中各個高壓加熱器和低壓加熱器中水溫的穩定，這不只關系到機組運行的經濟性，對機組運行過程中安全性的影響也是很大的。C.檢測加熱器是否出現滲漏現象，并且進行及時處理，保證各個加熱器運行過程中的密閉性。

4 汽輪機啟動、運行及停止的合理控制

實際的汽輪機在使用過程中，都要處于啟動、運行及停止三個狀態中的一個，討論這三個運行狀態下汽輪機運行的優化具有很強的指導意義，可以為實際運行的汽輪機和機組提供適當的指導。首先是汽輪機的啟動過程，在啟動過程中降低沖轉參數，冷態汽輪機的沖轉參數為：主汽壓力2.5～3.5MPa，主汽溫度為300℃以上，具有50%以上過熱度，且不高于420℃，凝汽器真空在60KPa以上。但根據現有的運行情況來看，每次啟動機組時主汽壓力都高于2.5～3.5MPa，真空都高于80～90KPa，每次在啟動后都需要長時間暖機，從而加長了并網時間，增加了啟動時的廠用電率，每次鍋爐啟動后汽輪機方面暖管的時間長，暖管的質量不高，從而每次啟動汽輪機前主汽壓力均偏高，針對此種隋況特提出以下措施：主汽壓力高采用開高低旁的方法將壓力維持在2.5MPa～3.0MPa左右，適當手動開啟真空破壞門維持汽輪機真空在65～70KPa，以增加進^汽輪機的蒸汽量，提高暖機速度而目還有利于脹差的控制，縮短并網時間。其次是汽輪機的運行，這部分也是汽輪機大部分時間運行的裝狀態，運行的好壞直接關系到電廠運行的經濟性，汽輪機采用“定—滑—定”的運行方式，即在極低負荷時為了保持鍋爐的水循環工況和燃燒的穩定性、給水泵軸臨界轉速的限制，因而采用低水平的定壓調節；在高負荷區域采用噴嘴調節，用改變通流面積的方法毫以保持機組的高效率；在中間負荷區一個調節汽門關閉，處于滑壓運行狀態，此時通過鍋爐調整壓力來加減負荷。且“定—滑—定”適應負荷變化能力強，能滿足機組一次調頻的需要，此種方式也由于只有一個調節汽門未全開從而減少了節流損失。在高負荷運行時汽輪機的主汽壓力，主汽溫度適當提高，保證加熱器有高的投入率，合理調整加熱器水位，減少加熱器端差提高給水溫度。最后就是汽輪機的停機過程，汽輪機機組在正常停機或在非計劃停機時宜采用滑參數停機，這樣即可以利用鍋爐余熱發電，也可以降低鍋爐、汽輪機設備的溫度以利于設備的檢修。

5 結論

環境的惡化和能源的短缺，使國內外逐漸認識到節能減排的重要性。我國要走可持續發展的到來，節能減排是必不可少的。電廠作為我國的能源大戶，能源的節約就顯的尤為重要。電廠汽輪機作為電廠的重要組成部分，其運行的經濟性可以在很大程度上影響機組的運行性能，本文從汽輪機運行主要因素出發，分析了汽輪機運行優化與節能的一些方法，從汽輪機啟動、運行以及停機三個方面分析了汽輪所處不同狀態是的運行優化方法。本文可以為實際從事汽輪機運行管理的相關人員提供參考。

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[責任編輯：王楠]