火電廠汽輪機的優化運行方法研究

甘志伍

四川廣安發電有限責任公司 四川 廣安 638000

1 引言

目前我國社會的用電負荷在不斷增多,人們的日常生產和生活對電能的依賴程度也在隨之增加,同時也增加了目前火電廠的生產壓力。針對目前全球資源危機的現狀,我國在對火電廠提出較高發電量要求的同時,也提出了較高的發電質量和能源利用效率、環保等要求,滿足我國可持續發展的戰略要求。因此就需要針對目前火電廠中具有較高能耗的汽輪機部分進行優化運行方法的研究,通過優化汽輪機的設備和系統來實現高效運行以及節能環保的目的。

2 火電廠汽輪機工作原理

汽輪機不僅在火電廠中起到核心作用,也是火電廠中的高耗能設備類型。目前我國的火電廠中比較常用的汽輪機類型就是旋轉時汽輪機,其主要的工作原理就是火電廠中對鍋爐對燃料燃燒并且通過燃燒產生的熱能將水變為帶有熱量的水蒸汽之后,經過汽輪機的環形配置的噴嘴和動葉之后,可以推動汽輪機轉動,實現上述熱能向動能的轉換。通常來說,按照汽輪機內部機械構造的不同主要將其分為單級汽輪機以及多級汽輪機等類型。以其中的多級汽輪機為例,按照不同的熱能向機械能轉換的形式還可以分為速度級汽輪機、沖動級汽輪機以及反動級汽輪機等類型。其中的速度級汽輪機的原理就是對其內部的兩列動葉進行利用,實現分級利用噴嘴位置的蒸汽膨脹動能的汽輪機類型。而沖動級汽輪機則主要是對膨脹位置的蒸汽進行利用來產生膨脹速度,使之對噴嘴流道截面積進行減小,起到對蒸汽流速進行加快的作用,此種類型的蒸汽機就是沖動級汽輪機。最后針對反動式汽輪機來說,主要是通過加快蒸汽在動葉和靜葉流道中速度的汽輪機類型。通常來說,上述汽輪機中具有較高熱能利用效率的汽輪機就是速度級汽輪機。

3 火力發電廠汽輪機運行現狀分析

在汽輪機內部設計、制作以及安裝等過程中需要進行嚴格控制來提高能量轉換效率,實現節能的目的。但是僅僅控制以上環節還不夠,這主要是由于汽輪機運行中還會由于運行狀態中的諸多問題而降低汽輪機的運行經濟性能。一是表現在汽輪機運行中在額定指標參數下具有最佳的運行狀態,但是運行中出現運行指標過高的現象,就會導致較大安全隱患的出現,表現出會出現回熱加熱器、散熱損失、給水部分旁路漏流等問題。二是在上述運行中出現回熱加熱器故障時,主要表現在沒有關閉旁路門而造成的泄漏問題,這就會造成加熱器進水走旁路而降低其機組的熱經濟性。此外還會出現加熱器的上端差增加的問題,這就會導致加熱器內部出水溫度的降低以及成本及抽汽量的減少,還會增加高一級的抽汽量。或者是導致出現加熱器的下端差增加的現象,導致上述溫度和抽汽量的增加和高一級抽汽量的減少。出現上述問題的主要原因就是水泵給水溫度與正常給水溫度之間存在較大的差距,而此現象會降低內部水源在循環過程中的水溫,也就會導致熱循環效率的降低。三是加熱器旁路泄漏的問題。在此問題不嚴重也就是泄漏量比較小時,通常不會影響整個熱循環。否則就會對整個汽輪機的經濟運行造成干擾。此外,在應用疏水泵來開展汽輪機內部加熱器換水工作的同時,其出現故障會造成抽水的水分進入凝水器內部的現象,這就會對整個汽輪機的運行造成影響,甚至出現停機的問題。

4 火力發電廠汽輪機運行優化方法

4.1 給水泵的優化 針對采用定速給水泵的火電廠汽輪機來說,主要的調節方式就是使用鍋爐給水閥門來實現,雖然具有較為簡便的調節方式,但是容易導致較大經濟損失的出現,此問題也通常在汽輪機組處于較低運行負荷的狀態下發生。因此就需要通過變速給水泵來進行替換,通過此種給水泵的使用,在汽輪機組處于低負荷運行狀態時,可以不需要對給水調節閥進行操作,二是通過對電源頻率以及給水泵轉速的調節來滿足低負荷運行的要求,同時也實現節能效果的提升,滿足給水泵運行效率提高以及成本節約的優化目的。

4.2 回熱加熱器的優化 針對上述回熱加熱器中的問題,可以通過對回熱加熱器的優化來對各級抽汽質量進行優化,實現汽輪機運行效率的提升。首先的優化措施就是,由于抽汽返回汽輪機的做功與氣壓成正比,這就可以通過對不同級別不同類型抽汽情況的優化來實現抽汽做功功率和汽輪機運行效率的提升。然后就是控制好加熱器上下兩端差以及抽汽壓損的變化方向,提高回熱加熱器的運行經濟性,確保汽輪機的正常以及高效運行。

4.3 軸封系統的優化 針對汽輪機中的軸封系統優化,一是經過優化之后要起到對外部空氣的干擾進行完全隔絕的作用,確保其與蒸汽系統的完美結合。主要是通過軸端軸封也就是汽輪機軸封的方式來確保軸封系統的密封性,減少蒸汽泄漏的同時,也避免高能位工作介質與低能位工作介質的混淆。此外還要做好對軸封系統的檢查和管理工作,及時出現軸封系統中的故障以及損壞問題。同時還要通過軸封系統優化先進技術的應用來提升其密封性和安全性,實現汽輪機運行效率和節能減排效果的提升。

4.4 凝汽器真空抽汽系統的優化 確保凝汽器真空抽汽系統的高質量運行對于汽輪機的運行效率提高具有重要作用,因此為了保證凝汽器真空抽汽系統的安全穩定運行,就需要做好對此系統中設備的檢查和故障排除工作。同時還要優化此系統的運行進程來減少故障概率,避免出現真空泵超載的問題,避免對機組正常運行造成損壞。此外,還要保證設備內部始終處于真空狀態,防止漏氣問題的發生,同時也實現機組運行效率以及汽輪機熱力循環效率的提升。

5 結語

正是由于火電廠汽輪機的運行狀態直接決定整個發電機組以及火電廠的整體運行狀態,為了滿足目前火電廠運行的節能減排的要求,針對汽輪機運行中存在的問題,除了要做好汽輪機設計、制作和安裝中的質量控制,還要重點針對其運行中的給水泵、回熱加熱器、油封系統以及凝汽器真空抽汽系統等進行運行優化,實現其運行效率的提高以及能耗的降低,提高火電廠的整體運行效率,促進火電廠的可持續發展。