鍋爐汽輪機(jī)節(jié)能及運(yùn)行管理

廖 炬

（茂名石化熱電分部動(dòng)力一車間，廣東茂名 525000）

0 引言

我國(guó)人均可利用資源相對(duì)較少，在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，更加強(qiáng)調(diào)節(jié)能生產(chǎn)。電廠鍋爐汽輪機(jī)運(yùn)行消耗的煤炭資源多，且大部分用來(lái)燃燒，產(chǎn)生大量的SO2排放，因此其運(yùn)行中不僅能耗嚴(yán)重，且會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。在當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略下，要實(shí)現(xiàn)節(jié)能生產(chǎn)目標(biāo)，需要加強(qiáng)節(jié)能產(chǎn)品建設(shè)，對(duì)鍋爐汽輪機(jī)進(jìn)行有效改進(jìn)，減少運(yùn)行消耗和污染，使其能夠在新時(shí)期適應(yīng)社會(huì)需求。

1 鍋爐汽輪機(jī)能耗問(wèn)題分析

1.1 氣缸問(wèn)題

汽輪機(jī)在運(yùn)行中，氣缸作為密閉的氣室，將內(nèi)部氣體與外部空氣隔絕，使蒸汽轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。其運(yùn)行中，氣缸內(nèi)部會(huì)逐漸產(chǎn)生更高的蒸汽熱能，在熱傳導(dǎo)下內(nèi)缸溫度可達(dá)到一定高溫狀態(tài)[1]。內(nèi)缸與外缸存在空氣夾層，其中的氣流可以間接傳輸熱量，特別是在啟動(dòng)汽輪機(jī)的時(shí)候，夾層的氣流可以發(fā)揮預(yù)加熱的作用，確保氣缸內(nèi)工作狀態(tài)良好。

1.2 空緩凝汽器問(wèn)題

影響汽輪機(jī)組緩凝器的因素，主要受天氣原因影響的風(fēng)和塵土，以及長(zhǎng)期灰塵的堆積，會(huì)加大跳過(guò)管的熱阻，對(duì)緩凝器傳熱功能產(chǎn)生影響。同時(shí)，設(shè)備如果處于負(fù)風(fēng)壓力區(qū)，風(fēng)扇吸入的空氣少，不利于其循環(huán)運(yùn)行。

1.3 冷卻塔問(wèn)題

冷卻塔方面主要是設(shè)計(jì)不合理，噴嘴之間不匹配，會(huì)加大其內(nèi)部循環(huán)水溫度，降低汽輪機(jī)排氣溫度、高真空度，而產(chǎn)生較大能源消耗。

1.4 系統(tǒng)排放污染問(wèn)題

首先是SO2氣體，鍋爐汽輪機(jī)運(yùn)行主要依靠燃燒煤炭來(lái)獲得能量，相應(yīng)的SO2排放量比較多，這種氣體有毒害性，過(guò)度排放會(huì)惡化環(huán)境，影響人類和動(dòng)植物健康。其次是CO2氣體的排放，鍋爐汽輪機(jī)會(huì)排放大量CO2，這種氣體會(huì)加劇全球變暖，火電廠運(yùn)行中使用的煤炭資源達(dá)到十幾億噸，排放的CO2氣體量相當(dāng)大，對(duì)環(huán)境危害嚴(yán)重[2]。此外，在鍋爐汽輪機(jī)運(yùn)行中，還會(huì)排放廢煙氣和廢渣，廢煙氣中含有SO2氣體，且排放廢煙氣時(shí)候汽輪機(jī)系統(tǒng)溫度較高，會(huì)導(dǎo)致火電廠的熱效率降低，且排放廢煙氣會(huì)排出一定的鍋爐熱量，造成熱損失，加大能源浪費(fèi)、污染環(huán)境。廢渣的排放也會(huì)造成熱量損失，加大了煤炭資源消耗，會(huì)降低電廠熱效率，在惡性循環(huán)下不利于實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保生產(chǎn)。

2 鍋爐汽輪機(jī)節(jié)能降耗運(yùn)行可行性

2.1 經(jīng)濟(jì)方面

在對(duì)鍋爐汽輪機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造之前，需分析研究其投入與產(chǎn)出是否適宜，進(jìn)行嚴(yán)格的成本收益計(jì)算，要兼顧節(jié)能效果與改造成本、節(jié)能收益。當(dāng)前在國(guó)內(nèi)外改造實(shí)踐中，新式汽輪機(jī)采購(gòu)成本要高于技術(shù)改造成本，而在改造現(xiàn)有汽輪機(jī)之后，可以有效降低其能耗，長(zhǎng)期效果利于節(jié)省電廠運(yùn)行成本，與其經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)是相符的，在經(jīng)濟(jì)層面具有良好的可行性[3]。

2.2 技術(shù)層面

我國(guó)的汽輪機(jī)改造工作已探索、應(yīng)用了幾十年，經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐發(fā)展，改造技術(shù)已比較成熟，經(jīng)過(guò)改造汽輪機(jī)的能源轉(zhuǎn)化率、熱效率得到有效提升，減少了運(yùn)行能耗。此外節(jié)能技術(shù)改造，提升了汽輪機(jī)運(yùn)行安全性、可靠性，具有技術(shù)可行性。

3 鍋爐汽輪機(jī)節(jié)能及運(yùn)行管理措施

3.1 維持凝汽器最佳真空

汽輪機(jī)運(yùn)行中維持凝汽器最佳真空，既可以使機(jī)組的做功能力增強(qiáng)，又可以減少使用的燃料量，使機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性獲得提升[4]。具體可以采取以下措施來(lái)保持最佳真空：①保證機(jī)組具有良好的真空嚴(yán)密性，每月都要進(jìn)行幾次嚴(yán)密性試驗(yàn)，在大小修中灌水對(duì)凝汽器找漏；②維護(hù)好射水泵，減少射水池水位，如果檢測(cè)到水溫過(guò)高需要做好換水工作，射水池溫度要保持在26 ℃以下；③加強(qiáng)對(duì)循環(huán)水質(zhì)的監(jiān)督，減少結(jié)構(gòu)情況，可以采取膠球清洗方式增強(qiáng)銅管換熱率；④保證凝結(jié)水水位正常，凝汽器水位過(guò)高的情況下會(huì)減少凝汽器空間，減少冷卻面積、降低凝汽器真空。

3.2 提高汽輪機(jī)需要的水溫

水溫的變化會(huì)影響到汽輪機(jī)運(yùn)行需要的燃料量，在其溫度過(guò)低下會(huì)加大能源消耗和煙氣排放，因此要依據(jù)規(guī)定做好水溫控制，嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)操作。日常操作中要保證汽輪機(jī)的操作，水管要及時(shí)清理避免堵塞，加熱器也要保持水位正常，才可確保設(shè)備的運(yùn)行安全性。加熱器的銅管可能存在漏點(diǎn)，因此要定期檢查，保證其密封性良好，及時(shí)解決漏點(diǎn)問(wèn)題。

3.3 完善汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)

在汽輪機(jī)正常運(yùn)行中，為實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗目的，需要完善其熱力系統(tǒng)。一定程度上，汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)性與熱力系統(tǒng)間聯(lián)系緊密，因此要提高汽輪機(jī)節(jié)能降耗成效，需要優(yōu)化完善熱力系統(tǒng)，以提高其整體性能，避免在運(yùn)行中產(chǎn)生更大損耗。在實(shí)際操作中，技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況和汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化配置整體性能，減少能量運(yùn)輸中的損耗。還要改造中高壓以外的下缸疏水系統(tǒng)，提升其工作效率，在一定程度上輔助汽輪機(jī)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗[5]。

3.4 合理控制汽輪機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行和停止

（1）汽輪機(jī)啟動(dòng)。具體需要合理安排輔機(jī)設(shè)備啟動(dòng)時(shí)間，并減少不必要的疏水排放。可利用機(jī)組啟動(dòng)旁路系統(tǒng)，或者相關(guān)的凝疏管路系統(tǒng)，有效減少啟動(dòng)中排放的水汽，壓力控制在2.5～3.0 MPa。手動(dòng)開(kāi)啟真空破壞門，使其真空維持在65～70 kPa，加大汽輪機(jī)蒸汽進(jìn)入量，提高暖機(jī)效率、脹差控制能力，還可減少并網(wǎng)時(shí)間。在必須進(jìn)行水汽排放的情況下，需要考慮回收利用。然后要縮短啟動(dòng)的時(shí)間，可以通過(guò)增大啟動(dòng)輸水管徑、增加疏水點(diǎn)的方式，使暖管時(shí)間有效縮短。對(duì)于金屬溫差不達(dá)標(biāo)等問(wèn)題，需要設(shè)置氣缸夾層加熱裝置來(lái)改進(jìn)。改造前需對(duì)設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)的檢查、試驗(yàn)，預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的事故等，現(xiàn)場(chǎng)還需安排檢修人員，以做好對(duì)可能出現(xiàn)的設(shè)備問(wèn)題的及時(shí)應(yīng)對(duì)。

（2）運(yùn)行控制。汽輪機(jī)運(yùn)行方式是定—滑—定，就是在低負(fù)荷狀態(tài)下，采用低水平定壓調(diào)節(jié)限制水泵軸臨界轉(zhuǎn)速，確保鍋爐水循環(huán)工況、燃燒穩(wěn)定；高負(fù)荷區(qū)域下，機(jī)組的效率可以通過(guò)改變通流面積的方式改善；中間區(qū)域負(fù)荷的加減調(diào)節(jié)，則可以通過(guò)鍋爐調(diào)整壓力實(shí)現(xiàn)。這種運(yùn)行方式可以很好地適應(yīng)負(fù)荷變化，機(jī)組實(shí)現(xiàn)一次調(diào)頻，由于調(diào)節(jié)汽門只有一個(gè)，因此還利于減少節(jié)流損失。汽輪機(jī)在高負(fù)荷運(yùn)行下，可以適當(dāng)提高主汽溫度，確保加熱器投入率高，加熱器水位也要合理調(diào)整。此外，凝汽器水位不可過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致飽和狀態(tài)凝結(jié)水持續(xù)冷卻下加大機(jī)組冷源損失，因此在汽輪機(jī)運(yùn)行中維持凝汽器水位正常是極為重要的。

（3）汽輪機(jī)停機(jī)。在正常停機(jī)或者非計(jì)劃停機(jī)時(shí)，可以采取滑參數(shù)停機(jī)，利用鍋爐余熱即可發(fā)電，還能夠降低設(shè)備溫度，對(duì)于設(shè)備檢修有利。

3.5 安裝脫硫設(shè)備

對(duì)于鍋爐汽輪機(jī)在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生大量SO2的問(wèn)題，技術(shù)人員可以在改造工作中，在汽輪機(jī)系統(tǒng)設(shè)置脫硫裝置。一般使用的脫硫裝置有兩種，包括廢煙氣脫硫裝置和循環(huán)樣式脫硫裝置，這些裝置無(wú)法完全處理SO2，但可降低排放量，減少污染。同時(shí)廢煙氣中排放的SO2減少，還可減輕對(duì)設(shè)備的腐蝕，提高鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)熱效率，減少能源消耗，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保生產(chǎn)。當(dāng)前還需進(jìn)一步完善相關(guān)技術(shù)，降低脫硫成本，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。

4 結(jié)束語(yǔ)

在鍋爐汽輪機(jī)運(yùn)行中，要實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，需要采取措施結(jié)合先進(jìn)技術(shù)，優(yōu)化鍋爐汽輪機(jī)系統(tǒng)，重視電廠節(jié)能工作安排和計(jì)劃，確保系統(tǒng)在運(yùn)行中提高資源利用率、減少污染排放，實(shí)現(xiàn)更大程度上的節(jié)能環(huán)保。