提高電廠汽輪機效率與經濟性研究

安 然

（山東省環能設計院股份有限公司，山東濟南 250100）

提高電廠汽輪機效率與經濟性研究

安 然

（山東省環能設計院股份有限公司，山東濟南 250100）

電力與人們日常生產生活息息相關，同時也是提升人們日常生活質量的關鍵部分之一。以當前電廠汽輪機運行效率為基礎，結合近年來的工作經驗，提出如何提升電廠汽輪機運行效率及其經濟性。

電廠；汽輪機；運行效率；經濟性

我國社會發展帶動了國民經濟發展，絕大部分行業與前些年相比都有所進步，對能源的需求也呈現出幾何式增長。我國能源的整體利用效率與世界先進國家相比低11%左右，火電廠效率僅為發達國家的33%，所以如何提升電廠汽輪機效率及電廠的經濟性，已經成為相關工作人員迫切需要解決的問題。

1 汽輪機重熱現象發生原因闡述

1.1 汽輪機的選擇

電廠發電機組工作效率主要受制于發電負荷率以及機組自身的發電效率兩個方面。傳統的單級汽輪機葉片和葉輪強度有限，導致蒸汽于汽輪機內焓降發生縮減。

多級汽輪機和單級的汽輪機相比較來看，多級汽輪機單位功率的成本、占地面積、建筑體積都明顯縮減，這兩個方面有明顯的減少，機組整體發電量提升也較為明顯。因為受到汽輪機轉速的影響，想要在最佳的轉速下運行，就需要保持多級汽輪機單級焓降數值處在較小的范圍內，焓降數值越小，葉片轉速越大。

蒸汽壓力、溫度等不同，都會對多級汽輪機產生影響。工作人員可以在廣義的范圍內對蒸汽初始的壓力情況進行調整，保證溫度參數的合理性，還要控制熱循環，讓熱循環的效率始終處在最佳的狀態下。按照不同情況，對汽輪機組進行選擇。

1.2 重熱現象研究

多級汽輪機如果發生重熱情況，會影響到設備的正常使用。如果上級焓降受到損失，則比熵會明顯提升，導致后面的焓降越來越大。前一級別比焓的損失情況會對后續的焓降情況產生影響，即為重熱現象。多級汽輪機內部存在重熱的情況，所以相比之下前一級比焓的實際損失情況會直接表現在其后方。多級汽輪機全局效率要明顯超出不同級的平均效率。重熱系數就是汽輪機不同級別焓降數值和汽輪機自身焓降情況的一種比差值。通過分析重熱系數表達式發現，重熱系數的值與汽輪機組效率之間成正比。因為想要從根本上提升重熱系數，就必須要保證多級汽輪機熱損失情況，降低其余各個級別的機械效率。多級汽輪機工作效率有所提高，才能從根本上提升不同級別的內效率。

1.3 汽輪機進排氣阻力問題

常見的問題包含汽輪機進氣損失問題、排氣損失問題等。汽輪機進氣和汽輪機排氣兩個部分產生損失，最主要的原因集中在下述幾個方面。首先是因為蒸汽沿著管道的方向流動，并在流動的過程中發生摩擦。如果蒸汽流動需要轉向，則會產生一定量的局部損失。蒸汽流動渦流損失也是相對常見的一種損失模式。

1.4 進氣壓力損失問題

目前常見的多級汽輪，蒸汽進氣過程很容易產生能量損失，而且這種能量損失難以規避。蒸汽在進入到工作艙的過程中，需要途徑主汽閥、調節閥以及蒸汽室。經過不同的設備會產生不同程度的壓力損失，降壓最嚴重的環節是蒸汽在進入到主汽閥的過程中，其次是調節閥。蒸汽通過上述設備必然會承受一定的壓力損失，節流過程的壓力比較大，閥門前后壓力下降十分明顯，能量損失也相對較大。所以從該角度來看，進氣損失屬于蒸汽進入到汽輪機工作室中的一種壓力損失表現形式，并利用比值的方法來表示蒸汽流通過前后壓力情況。

1.5 排氣壓力損失問題

排氣壓力通常均代指了蒸汽于排氣管道流通過程中，可能產生的各種壓力損失情況，主要構成要素分成管道內部管阻的壓力以及撐起渦流、蒸汽自身流動轉向方面的阻力等。計算出多級汽輪機其在末級蒸汽出口方面的壓力，綜合多級汽輪機凝氣器出口壓力，通過計算的方法來得出最終的排氣壓力損失情況。對壓力的具體損失情況進行分析，利用壓力來為排氣做工，通過擴壓等形式來轉變汽輪機排氣氣體動能情況，將排氣氣體動能轉變成為壓力能源，最大程度地補償排氣管道運行壓力損失情況。

汽輪機在排氣時，其初始壓力會影響到整體排氣壓力，并導致排氣壓力出現損失。整個過程中，汽輪機組再熱機組的機組初始壓力會發生變化，但是這種壓力變化只會對焓降值產生影響，并不會影響到汽輪機組運行功率以及汽輪機組的運行狀態。蒸汽排氣狀態下壓力損失一般都會由汽輪機自身的初始參數來決定。從今年來工作開展的情況來看，多級汽輪機可以大量利用各種熱回收蒸汽發生器，來提供足夠量的汽輪機動能，讓汽輪機可以始終都處于連續作業的狀態。

2 結束語

通過總結近年來多級汽輪機重熱現象的產生原因，判定重熱量在汽輪機能量中損失比率較大，所以如何高效率的利用重熱量，已經成為提升電廠經濟效益的關鍵環節之一。在發電廠建設初期，分別對比多級汽輪機和單級汽輪機二者的優勢與劣勢，并分析電廠多級汽輪機進氣位置與排氣位置的損失情況，全面實現電廠節能改造，為電廠獲取更多的經濟效益。

[1] 程友良，楊星輝，韓富強.不同波形填料對冷卻塔出塔水溫及電廠機組熱經濟性的影響[J].水電能源科學，2015，（2）：187-191+175

[2] 榮令玉，孫全超.提高電廠汽輪機效率與經濟性研究[J].科技風，2012，（24）：135-136.

[3] 王家勝，王惠凌，李俠.提高汽輪機組運行經濟性途徑的分析與探討[J]. 貴州電力技術，2008，（2）：24-25.

Study on Improving the Efficiency and Economy of Steam Turbine in Power Plant

An Ran

Electricity is closely related to people’s daily production and life，and it is also one of the key parts to improve people’s daily life quality.Based on the current operating efficiency of power plant steam turbine，combined with the work experience in recent years，how to improve the efficiency and economic efficiency of power plant steam turbine.

power plant；steam turbine；operating efficiency；economy

TM621

A

1003–6490（2017）10–0071–01

2017–07–20

安然（1982—），男，山東淄博人，工程師，主要從事熱電聯產相關的鍋爐、汽輪機系統及節能環保方面的設計研究與應用。