汽輪機(jī)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用及優(yōu)化改造對(duì)策分析

佟丹丹 馬壯 楊明 李通

摘 要：汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)消耗大量能源，為降低能耗，應(yīng)合理應(yīng)用改進(jìn)汽輪機(jī)技術(shù)工藝、適時(shí)調(diào)整汽輪機(jī)運(yùn)行負(fù)荷、調(diào)整汽輪機(jī)的開(kāi)啟方式等節(jié)能技術(shù)，并且對(duì)給水泵、加熱系統(tǒng)、凝汽器真空抽氣系統(tǒng)等進(jìn)行優(yōu)化改造。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);節(jié)能技術(shù);優(yōu)化改造對(duì)策

汽輪機(jī)（The steam turbine）是火電廠(chǎng)的核心動(dòng)力設(shè)備，這是一種以蒸汽為動(dòng)力的旋轉(zhuǎn)式裝置，運(yùn)行時(shí)經(jīng)過(guò)固定噴嘴的高溫高壓蒸汽會(huì)形成加速氣流，并噴射到轉(zhuǎn)子的葉片上使之旋轉(zhuǎn)，隨后對(duì)外做功，具有工作效率高、單機(jī)功率大且使用年限長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)[1]。在節(jié)能降耗背景下，汽輪機(jī)作為電廠(chǎng)發(fā)電的主要機(jī)械設(shè)備，是火力發(fā)電廠(chǎng)節(jié)能目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，準(zhǔn)確分析當(dāng)前汽輪機(jī)能耗現(xiàn)狀及影響因素，合理應(yīng)用節(jié)能技術(shù)，展開(kāi)優(yōu)化改造，能夠有效降低汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的能耗，有所緩解能源緊缺形式。

1.汽輪機(jī)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用分析

汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)煤、燃?xì)獾热剂系娜紵a(chǎn)生蒸汽熱能，其中大部分蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)內(nèi)部，在一系列環(huán)形配置噴嘴和動(dòng)葉的作用下，熱能轉(zhuǎn)化為汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)機(jī)械能，汽輪機(jī)輸出軸直接連接發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)持續(xù)性發(fā)電。在火力發(fā)電模式中，汽輪機(jī)是主要的能源消耗裝置，由于我國(guó)汽輪機(jī)技術(shù)水平相對(duì)較低，能量轉(zhuǎn)化率較低，能耗居高不下。當(dāng)前，在汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，存在以下幾個(gè)方面的能耗問(wèn)題：①工作人員未關(guān)注汽輪機(jī)運(yùn)行負(fù)荷，合理調(diào)節(jié)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，導(dǎo)致能源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重;②汽輪機(jī)的真空泵對(duì)于設(shè)備能源影響較大，如若真空泵溫度過(guò)高，將導(dǎo)致冷凝器真空度提升，熱力循環(huán)系統(tǒng)工作效率下降，能耗增加;③汽輪機(jī)啟動(dòng)環(huán)節(jié)也會(huì)影響到能耗，對(duì)于汽輪機(jī)，工作人員側(cè)重于設(shè)備的快速啟動(dòng)，卻忽略了啟動(dòng)的溫度，如若在溫度未達(dá)標(biāo)的情況下強(qiáng)行啟動(dòng)，設(shè)備容易出現(xiàn)故障，能耗也較高。

針對(duì)上述情況，可采取以下節(jié)能技術(shù)措施：①改進(jìn)汽輪機(jī)技術(shù)工藝。電廠(chǎng)工作人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)于汽輪機(jī)技術(shù)工藝的研究，基于節(jié)能降耗的目標(biāo)，對(duì)向技術(shù)裝置進(jìn)行優(yōu)化改造，比如說(shuō)凝結(jié)系統(tǒng)、循環(huán)水泵、抽氣設(shè)備等，減少不必要的能源消耗;②適時(shí)調(diào)整汽輪機(jī)運(yùn)行負(fù)荷。根據(jù)電力生產(chǎn)需求，合理調(diào)整汽輪機(jī)運(yùn)行負(fù)荷，在長(zhǎng)期運(yùn)行過(guò)程中，汽輪機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、功率都會(huì)逐步發(fā)生變化，需加強(qiáng)對(duì)于設(shè)備的養(yǎng)護(hù)、檢修，定期調(diào)整汽輪機(jī)運(yùn)行負(fù)荷，保障設(shè)備高效率運(yùn)行，提升整體運(yùn)行質(zhì)量與安全性，節(jié)約能源消耗;③加強(qiáng)高壓加熱設(shè)備的維護(hù)。高壓加熱設(shè)備是汽輪機(jī)巡檢的重點(diǎn)對(duì)象，需定期進(jìn)行維護(hù)檢修，檢查加熱器鋼管有無(wú)跑、滴、冒、漏的情況，檢查加熱器水室隔板是否完全密封，檢查高壓加熱器電路是否老化，以防短路，確保其整體的熱交換效率，減少能源浪費(fèi)現(xiàn)象;④調(diào)整汽輪機(jī)的開(kāi)啟方式。按照規(guī)定，汽輪機(jī)必須在標(biāo)準(zhǔn)氣體溫度下，方可啟動(dòng)開(kāi)始工作，開(kāi)啟時(shí)，伴隨部分熱能損失，為了縮短暖機(jī)時(shí)間，可采取高開(kāi)低走的方式，降低主汽門(mén)蒸汽壓力，同時(shí)開(kāi)啟真空破壞門(mén)，降低冷凝器真空度，這樣既能達(dá)到汽輪機(jī)快速開(kāi)啟的目標(biāo)，又能兼顧降低能耗的任務(wù);⑤采取滑參數(shù)停機(jī)的方式。汽輪機(jī)停機(jī)環(huán)節(jié)涉及兩個(gè)參數(shù)，滑參數(shù)與定參數(shù)，滑參數(shù)模式下停機(jī)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)于鍋爐余熱的充分利用，并加速相鄰部件的冷卻，這樣能夠避免汽輪機(jī)汽缸溫度差異過(guò)大，達(dá)到清洗葉片的作用，節(jié)能降耗效果顯著[2]。

2.汽輪機(jī)的節(jié)能優(yōu)化改造對(duì)策分析

2.1給水泵優(yōu)化改造

在以往，給水泵的運(yùn)行動(dòng)力是通過(guò)鍋爐來(lái)調(diào)節(jié)給水閥門(mén)，這種傳統(tǒng)工作模式雖然操作簡(jiǎn)便，但實(shí)踐起來(lái)容易發(fā)生各種問(wèn)題，弊端明顯，如若問(wèn)題未得到有效處理，不僅會(huì)影響到火電廠(chǎng)的正常運(yùn)行，還會(huì)造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，且汽輪機(jī)處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，設(shè)備容易損壞。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)踐，原有定速給水泵的工作模式得到改進(jìn)，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用了變速給水泵，當(dāng)汽輪機(jī)處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，無(wú)需通過(guò)調(diào)節(jié)閥給水，這樣一來(lái)，汽輪機(jī)運(yùn)行效率提升，整體工作質(zhì)量提高，且節(jié)能效果顯著，不僅避免了汽輪機(jī)損壞的風(fēng)險(xiǎn)，而且降低了能源消耗。

2.2加熱系統(tǒng)技術(shù)改造

熱力發(fā)電廠(chǎng)通過(guò)燃煤加熱水，產(chǎn)生蒸汽帶動(dòng)汽輪機(jī)，加熱水的環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)生一部分的熱能損失，如若給水溫度過(guò)低，將增加燃料的消耗，因此必須對(duì)加熱系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，精確控制給水溫度。在優(yōu)化改造工程中，可采取調(diào)整高壓加熱器投入率的方式，在汽輪機(jī)開(kāi)關(guān)環(huán)節(jié)，嚴(yán)格按照規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)，適當(dāng)調(diào)節(jié)高壓加熱器。加強(qiáng)對(duì)于汽輪機(jī)的維護(hù)檢修，調(diào)節(jié)裝置運(yùn)行參數(shù)，及時(shí)清理管道內(nèi)的積垢，讓高壓加熱器水位保持穩(wěn)定，提升傳遞效率，定期檢查加熱器冷卻水等設(shè)備，確保設(shè)備氣密性良好，以防發(fā)生泄漏，導(dǎo)致高壓給水無(wú)法通過(guò)冷卻水管，給水溫度過(guò)低，增加燃煤消耗。

2.3凝汽器真空抽氣系統(tǒng)優(yōu)化改造

在火電廠(chǎng)汽輪機(jī)優(yōu)化過(guò)程中，凝汽器真空抽氣系統(tǒng)屬于重點(diǎn)優(yōu)化對(duì)象，人們?cè)趪L試引進(jìn)新技術(shù)的同時(shí)，應(yīng)該不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，逐步改良優(yōu)化方案，確保優(yōu)化措施的可行性。在優(yōu)化凝汽器真空抽氣系統(tǒng)的過(guò)程中，首先應(yīng)該展開(kāi)全面檢測(cè)，探查系統(tǒng)運(yùn)行情況，查明常見(jiàn)故障點(diǎn)，作出優(yōu)化設(shè)計(jì)，提升系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、穩(wěn)定性;其次，必須保證凝汽器真空抽氣系統(tǒng)真空，在較高電力能源生產(chǎn)目標(biāo)的重壓下，火電廠(chǎng)設(shè)備長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行，導(dǎo)致凝汽器真空抽氣系統(tǒng)損壞，真空泵超載，影響到汽輪機(jī)的正常運(yùn)行，必須予以重視，根據(jù)生產(chǎn)目標(biāo)，優(yōu)化凝汽器真空抽氣系統(tǒng)，減少設(shè)備損耗，確保系統(tǒng)在汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中始終能夠保持內(nèi)部真空狀態(tài)，提升汽輪機(jī)熱力循環(huán)效率[3]。

3.結(jié)語(yǔ)

汽輪機(jī)是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的精密性重型機(jī)械，分為轉(zhuǎn)子和靜子兩個(gè)部分，轉(zhuǎn)子部分由主軸、聯(lián)軸器、葉輪、動(dòng)葉片等組成，靜子部分由進(jìn)汽部分、汽缸、靜葉柵、隔板、汽封、軸承等組成。在火力發(fā)電中，汽輪機(jī)需要消耗大量的煤、燃?xì)獾饶茉次镔|(zhì)，方可生產(chǎn)出滿(mǎn)足社會(huì)需求的電力能源，能量轉(zhuǎn)化效率相對(duì)較低。當(dāng)前能源緊缺，為了改善這一現(xiàn)狀，應(yīng)該在火力發(fā)電中貫徹節(jié)能降耗理念，根據(jù)當(dāng)前汽輪機(jī)能源消耗或者浪費(fèi)的情況，對(duì)癥應(yīng)用節(jié)能技術(shù)，對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行優(yōu)化改造，切實(shí)降低汽輪機(jī)各個(gè)運(yùn)行環(huán)節(jié)的能源消耗，提升能量轉(zhuǎn)化效率，優(yōu)化火電廠(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益[4]。

參考文獻(xiàn)：

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[2]楊太勇，祝建飛，費(fèi)章勝. 超臨界600 MW汽輪機(jī)高壓調(diào)門(mén)閥序優(yōu)化及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行[J]. 電力與能源，2020，41（01）：116-119.

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[4]張西安，高世剛，單洪亮，李曉東，唐燕海，陳偉，姬海鵬. 1000MW機(jī)組驅(qū)動(dòng)給水泵汽輪機(jī)耦合變頻發(fā)電機(jī)安裝關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 河南電力，2019，（S2）：65-71.

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