1000MW火力發電廠汽輪機組節能降耗研究

薛鈞贏

國華徐州發電有限公司

1000MW火力發電廠汽輪機組節能降耗研究

薛鈞贏

國華徐州發電有限公司

國家多部門聯合頒布的《煤電節能減排升級與改造行動計劃》(發改能源[2014]2093號)中指出：到2020年，所有在服役的燃煤發電機其能耗不得超過310g/kW·h，其中發電量在60kW·h及之上的機組能耗不能超過300g/kW·h，其他低發電量機組經過改良后均可達到大氣污染物排放標準。為確保這一目標的達成，對機組整機性能進行測試和診斷，找出節能突破口，尋找對比相關改造技術，使技術改造適當領先，投資經濟合理，最終選擇最優改造方案是非常必要和迫切的。

1000MW；火力發電廠；汽輪機；節能降耗

1 火力發電廠汽輪機節能降耗的可行性

1.1 技術方面

早在20世紀末，我國就對老式汽輪機開展了一系列的技術改革。歷經多年的實踐，我國在汽輪機節能方面的革新已取得了很大的成就。經過技術改造之后的汽輪機不但可以有效降低能耗，同時還能夠有效地提升熱效率，提高能源的轉換率，而且還可以有效提升汽輪機運行的安全性與穩定性。因此，目前我國已充分具備對汽輪機實行技術改造與技術節能的基本條件。

1.2 經濟方面

在對火電廠的汽輪機實施技術革新以前，必須要首先了解技術革新后的成本收益，從而盡量避免為實現節能目的而投入太多成本現象的發生。通過大量的革新成功案例分析可知，與對現有汽輪機實施改造花費的成本相比，購買新式汽輪機所花費的成本要高出很多，并且經過一系列的改造后，可以大大降低汽輪機的能耗量，同時不會影響到火力發電廠的經濟效益。

2 火力發電廠汽輪機能耗高的原因

2.1 水冷凝汽器存在的問題

凝汽器在發電機組中具有非常重要的地位和作用，如果凝汽器出現問題勢必也會影響汽輪機組的運行效率和耗能量，一般情況下，其經常存在以下幾點問題：1.冷卻水水質較差，含有一定量的雜質，這極易導致凝汽器鋼管壁上發生結垢現象，從而影響汽輪機的排氣換熱運行效率。2.耗水量比較大，在水冷凝汽器發電機組中，大約有超過90%的耗水量是在冷卻塔內被蒸發掉的，而蒸發這些水又消耗了許多熱量，所以說資源和能量浪費的問題較為嚴重。3.凝汽器泄漏問題，如果凝汽器發生泄露，則會導致一部分冷卻水進入鍋爐中，從而使得給水質量變差、汽水的品質也由此超出相關標準，比如說鹽分超標、酸性增加等等。此外，當調節汽門和主自動汽門嚴重積垢時，會發生卡澀問題，從而導致機組超速。

2.2 汽輪機本體方面

在進行上述機組的診斷試驗中，工作人員發現了問題：汽輪機各氣缸均無法實現內效率的達標，其中尤以低壓缸最為明顯；汽輪機通流時的溫度與壓力值相對較高；軸端、平衡盤及各級通流汽封性不佳。得出了該機組在額定參數和1000MW銘牌功率下，熱耗率和設計值存在一定的差距，也就是汽輪機本體的一個重要性能指標——汽輪機缸效率低，對整個機組的煤耗造成了極大影響。

2.3 熱力系統方面

熱力系統與輔助設施存有的故障不僅會威脅機組運行安全，還會影響其經濟效益的充分發揮。其主要問題可歸納如下：一是冷卻端設備配置不齊，凝汽器真空度不足；二是回熱系統存在加熱差值大、加熱器運行水文異常；三是疏水系統設計不合理，閥門內漏明顯；四是熱力系統結構過于復雜，冗余過多，易出現內漏事故。

3 完善1000MW火力發電廠汽輪機節能降耗

3.1 降低冷卻水溫

在開式循環系統當中，外界的自然條件會直接決定冷卻水的溫度。然而在閉式循環系統中，影響冷卻水溫度的因素不僅包括自然條件，同時還要受到設備運行情況的影響。所以，為了能夠定期、有效地檢查循環水的水質，要深入分析實際情況，必要時可以加入一定的藥品。在冷卻水塔運行過程中遇到障礙的時候，其出水口的溫度會大大提升，必須要嚴格制定與充分貫徹落實維護責任制，要定期檢查水塔內部的填料、噴嘴以及排水槽的運行情況，從而有效防止發生局部阻塞而對冷卻效率所產生的不良影響。

3.2 汽輪機組本體優化

1)安裝質量：在安裝質量方面主要體現在通流部分的間隙。電廠對這部分應該要重視，通過檢修調整是可以得到改善的。

2)葉片改進。各級動靜葉片均選擇新型高效變截面扭曲型葉片，以便于降低二次流損失，提升熱效率；低壓次末級拉筋型動葉更換為整圈自鎖阻尼型長葉片，以更好地保障末級葉片的運行安全。

3)汽封結構改進。將高壓葉片頂部兩齒平汽封形式更改為四齒高低齒汽封，以降低漏氣損失；對低壓末級及次末級動葉頂部增設汽封，并縮小動葉頂部間隔，縮減漏氣量的同時提升各級效率。

4)缸體改進。對各級內缸及靜葉持續實施優化改進，以提升各缸工作效率；對高壓進氣管實施彈性密封改造，增加密封環數量，以便減小漏氣損失。

5)調節級改進。選用高效平衡動葉并改良動葉圍帶結構，增多葉頂汽封齒數量，降低漏氣損失；靜葉選用子午端壁型線，降低二次損失。

3.3 保證凝汽機處于最佳真空狀態

凝汽機作為汽輪機組的重要組成部分，其主要負責將汽輪機的排汽冷卻凝結成水，從而產生高度的真空，促使進入汽輪機內部的蒸汽發生膨脹直至低于大氣壓，以此來增加做功。所以，為了達到汽輪機組節能降耗的目的，我們必須保證凝汽器處于最佳的真空狀態。具體措施有以下幾點：1.定期清洗冷卻面，確保具備良好的傳熱效果。2.科學降低凝汽器的熱負荷，以此提升其熱效率，可以在凝汽器喉部添加霧化式噴頭，有效吸收部分凝汽器凝結熱。

總的來說，火力發電廠汽輪機組節能降耗是一項綜合性、專業性和系統性都比較強的管理工程，想要達成節能降耗的目標首先應充分了解汽輪機組的構造、工作原理及整個發電機組的運行原理，然后對汽輪機組各組成部分對耗能量的影響展開分析，最后通過排除故障、消除不利影響、加強管理等措施來提升汽輪機組運行效率。

[1]敖中流.火力發電廠汽輪機組節能降耗措施探討[J].中國新技術新產品，2013，18：100-101.

[2]張輝.火力發電廠汽輪機組節能降耗措施淺析[J].山東工業技術，2014，19：155.

[3]趙向富.火力發電廠汽輪機組的節能降耗措施研究[J].中國新技術新產品，2015，13：68-69.