發(fā)電廠汽輪機及其輔機設(shè)備節(jié)能技術(shù)探討

徐建

摘要：汽輪機技術(shù)逐步完善在一定程度上提升了汽輪機及其輔機設(shè)備的熱效率。在經(jīng)濟大環(huán)境與市場經(jīng)濟推動下，電力行業(yè)面臨節(jié)能增效上的壓力，需要全面提升發(fā)電廠汽輪機及其輔機設(shè)備的運行效率，盡可能降低能源方面的消耗，逐步提升其社會效益與經(jīng)濟效益。燃煤電廠中，鍋爐、汽輪機以及輔機部分是主要的能耗裝置，對其采取有效的節(jié)能措施是促進(jìn)燃煤電廠能夠永續(xù)發(fā)展的重要措施。為此，我們可以通過降低鍋爐的熱損失以及提高鍋爐的燃燒率來減少鍋爐的能耗，而對于汽輪機和輔機部分，我們可以采用優(yōu)化高壓缸、低壓缸以及循環(huán)水泵、水循環(huán)系統(tǒng)等重要組成部分運行方式的方法來降低汽輪機、輔機部分的能耗，從而實現(xiàn)燃煤電廠的節(jié)能。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠;汽輪機;輔機設(shè)備;節(jié)能技術(shù)

一、發(fā)電廠汽輪機及其輔機設(shè)備運行現(xiàn)狀和節(jié)能目標(biāo)

1.1發(fā)電廠汽輪機及其輔機設(shè)備運行現(xiàn)狀

運行現(xiàn)狀主要體現(xiàn)在以下幾方面：①環(huán)境污染嚴(yán)重。現(xiàn)階段，我國環(huán)境污染日益加劇，生態(tài)被嚴(yán)重破壞，其趨勢還沒有得到完美的控制。據(jù)統(tǒng)計，每年二氧化硫的排放量達(dá)到2000萬噸，而燃煤排放的煙塵和二氧化硫站總排放量的70%～80%。同時我國25%的煤炭都是含硫量大于等于2%的高硫煤，而煤炭總量的50%被應(yīng)用于發(fā)電，由此導(dǎo)致發(fā)電廠中排放的二氧化硫非常多。這種情況會引發(fā)人們呼吸系統(tǒng)疾病，使哮喘病加劇，并且引起胸部不適和頭疼等癥狀。因此，對發(fā)電廠汽輪機及其輔助設(shè)備進(jìn)行節(jié)能是非常有必要的，能夠有效減排，對環(huán)境保護十分有力。②加熱系統(tǒng)運行現(xiàn)狀。現(xiàn)階段，在汽輪機運行過程中，加熱系統(tǒng)已不能滿足其給水旁路運行、散熱損失以及端差損失的需求。一般情況下，加熱系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)都會參與汽輪機組的運行，但是一旦其中某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，就會使其運行受到影響，從而使發(fā)電廠經(jīng)濟性能受到影響，因此，對加熱系統(tǒng)的性能進(jìn)行改造，具有巨大的節(jié)能空間和潛力。

1.2 發(fā)電廠汽輪機及其輔機設(shè)備的節(jié)能目標(biāo)

發(fā)電廠汽輪機及其輔機設(shè)備的節(jié)目目標(biāo)主要從兩個節(jié)能指標(biāo)上進(jìn)行考慮：①宏觀節(jié)能能量指標(biāo)。到2020年時，我國每萬元的GDP煤炭能耗從標(biāo)準(zhǔn)煤2.68t逐漸下調(diào)到標(biāo)準(zhǔn)煤1.54t，同時在2003～2020年期間，每年平均的節(jié)能率要達(dá)到3%，其節(jié)能能力要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)煤14億噸，相當(dāng)于使二氧化硫總排放量減少2100萬噸。真空嚴(yán)密性每降低1kPa，熱效率會降低0.2%，而煤耗會增加0.564g/（kW·h），②單位能耗指標(biāo)。我國在2010年總體能耗節(jié)約就已經(jīng)達(dá)到了20世紀(jì)90年代的國際先進(jìn)水平。預(yù)計到2020年接近或者是達(dá)到現(xiàn)代國際的先進(jìn)水平。發(fā)電廠煤耗在2020年預(yù)計可達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)煤320g左右，而且預(yù)計排煙溫度會提升到3～8℃，且鍋爐效率與原來相比將會提升0.2%～0.5%。機組的給水溫度每降低1℃，熱效率會降低0.03%，而煤耗會增加0.084g/（kW·h）。

二、汽輪機及其輔機設(shè)備的影響能耗因素

2.1 能耗因素

汽輪機汽缸是相對封閉、性能良好的氣室，阻斷汽缸內(nèi)的氣體和外界的空氣，同時將蒸汽轉(zhuǎn)化成機械能。氣缸內(nèi)缸和外缸間存在著空氣夾層，工作過程中，熱輻射作用促使內(nèi)缸熱能向外缸傳遞，夾層內(nèi)氣流在某種程度上實現(xiàn)氣缸預(yù)加熱，為氣缸內(nèi)的工作效率提供保障。汽輪機及其輔機設(shè)備工作過程中，氣缸內(nèi)噴水量直接影響氣壓與溫度。熱能持續(xù)供應(yīng)的狀態(tài)下，噴水量和空氣之間比重逐漸增加，這就使得熱能消耗也逐漸增加，汽輪機及其輔機設(shè)備工作效率處在比較低的工作狀態(tài)，熱能損耗問題也比較嚴(yán)重。蒸汽壓力與溫度變化也會影響汽輪損耗，實際操作過程中，需要保證鍋爐冷水壁與過熱器內(nèi)部保持清潔狀態(tài)，同時汽輪機輔機管線路合理性與封閉性也需要保證。

2.2 調(diào)整因素

汽輪機及其輔機設(shè)備的運行調(diào)整合理性對整體節(jié)能降耗有效性產(chǎn)生直接影響。汽輪機及其輔機設(shè)備在運行調(diào)整過程中主要包含6個方面的問題。（1）未優(yōu)化循環(huán)水運行方式，進(jìn)而未及時維護二次濾網(wǎng)，最終造成了堵塞，或者是真空泵冷卻水的溫度過高等造成凝汽器真空偏高。（2）機組啟停時，若是暖機時間的調(diào)整不夠恰當(dāng)或者是調(diào)整過長也容易產(chǎn)生機組跳閘，這就使得機組由于頻繁的開機停機而造成能耗增加。（3）機組由于運行調(diào)整不夠恰當(dāng)造成了各項參與和實際負(fù)荷之間存在不符情況，這就使得能耗增加。（4）一部分并沒有應(yīng)用新型技術(shù)或者是參與改造舊機組，比技術(shù)創(chuàng)新機組的能耗高。（5）凝結(jié)水泵的運行方式不夠合理，由于未合理進(jìn)行環(huán)節(jié)調(diào)整促使汽輪機及其輔機設(shè)備的運行能耗隨之增加。（6）加熱器的水位設(shè)定方面不夠合理，或者是由于水位設(shè)定過高，或者是水位設(shè)定過低。

三、汽輪機及其輔機設(shè)備的節(jié)能途徑

3.1改造鍋爐水泵

汽輪機及其輔機設(shè)備改造節(jié)能技術(shù)時，需要針對原能耗較高鍋爐水泵換成能耗相對較小上水泵。啟動機組前或者是鍋爐汽水系統(tǒng)的上壓試驗過程中，可以選擇能耗相對較小的上水泵上水，鍋爐點火后則需要完成升壓后啟動電泵，這樣有利于降低汽輪機及其輔機能耗。

3.2改造凝結(jié)器系統(tǒng)

一般情況下，降低的壓力值越大，代表蒸汽做功就會越多，這種情況，需要凝結(jié)器系統(tǒng)中的壓力始終保持真空狀態(tài)。這樣才能為汽輪機及其輔機設(shè)備的做功效率提供保障，同時不僅可以減少煤耗，而且還可以提高汽輪機及其輔機設(shè)備的經(jīng)濟效益。節(jié)能技術(shù)在凝結(jié)器系統(tǒng)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾點：①反復(fù)試驗?zāi)Y(jié)器中凝汽器的真空嚴(yán)密性。定期試驗真空嚴(yán)密性，如果發(fā)現(xiàn)其真空嚴(yán)密性不合格，那么需要進(jìn)行及時的堵漏和維護。在此期間，真空嚴(yán)密性每降低1kPa，熱效率會增加0.2%，而煤耗會增加0.564g/（kW·h），②定期對抽氣設(shè)備進(jìn)行維護。相關(guān)工作人員要定期的檢查抽氣器內(nèi)部的工作水箱水位，確保其中的水位始終保持正常，同時還要保證其水溫小于26℃。③對循環(huán)水水質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格控制。工作人員要實時監(jiān)控循環(huán)水水質(zhì)，降低凝汽器中銅管出現(xiàn)積垢的概率，從而提升換熱效果。同時還要檢查膠球清洗系統(tǒng)，確保其工作效率，提高其換熱效率，這樣才能夠達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

3.3優(yōu)化抽氣設(shè)備的運行方式

抽氣設(shè)備是汽輪機重要的輔機，抽氣設(shè)備能夠抽出汽輪機在工作過程中漏入凝汽機中的空氣和其他氣體，從而能夠保證其能夠在真空環(huán)境下工作。而據(jù)筆者的工作經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，抽氣設(shè)備的工作效率受液體的溫度以及吸入口的壓力以及溫度等的影響，因此我們可以調(diào)節(jié)上述因素從而促使抽氣設(shè)備的高效工作。經(jīng)過實踐證明，抽氣設(shè)備的工作能力隨著工作液體溫度的升高而降低，因此夏季時抽氣設(shè)備的工作效率低下，使得其能耗過高。因此當(dāng)溫度過高時工作人員可以采取低溫水冷卻工作液溫度的方式來給抽氣機的工作液進(jìn)行降溫。

3.4改造加熱系統(tǒng)技術(shù)

發(fā)電廠汽輪機熱力系統(tǒng)主要借助煤燃實現(xiàn)加熱給水，煤處在燃燒加熱水的過程中，不僅會造成一部分熱量損失，還可能由于水的初始溫度過低造成能量更多損耗，這就使得鍋爐熱效率降低，那么就需要嚴(yán)格控制水溫。首先，確保高壓加熱器的投入率。汽輪機機組正常啟停時需要嚴(yán)格的按照相關(guān)規(guī)程操作，及時投入或者是解列高壓加熱器。為了能夠有效規(guī)避汽輪機運行過程中高壓加熱器解列，工作人員需要合理維護高壓加熱器，這樣能夠規(guī)避由于人為失誤或人為疏忽產(chǎn)生的不必要能源損耗。其次，重視加熱器維護工作。工作人員需要重視檢查和維護加熱器冷卻水管等相關(guān)設(shè)備嚴(yán)密性，若是冷卻水管產(chǎn)生泄漏問題，那么可能造成水污染，若是水室隔板產(chǎn)生泄漏，那么則可能造成一些高壓給水中冷卻水無法通過的問題，這就使得給水的溫度過低，能源損耗較為嚴(yán)重。因此一旦發(fā)現(xiàn)了加熱器系統(tǒng)產(chǎn)生漏點，需要及時維護與堵漏。最后，確保加熱器處正常水位。若是汽輪機加熱器內(nèi)水位比較高，可能出現(xiàn)淹沒，需要減少換熱面積，同時造成換熱效率降低。此外，還可能由于疏水倒流入汽輪機對機組安全產(chǎn)生影響。

四、結(jié)語

綜上所述，我們要提高電廠的輔機設(shè)備的節(jié)能功能的同時，尋找替代性的能源。我們更要在借鑒先進(jìn)工業(yè)國先進(jìn)的節(jié)能技術(shù)的同時，根據(jù)我國的實際情況，實事求是地自主研制出適合我國實際情況的節(jié)能方法，從而達(dá)到降低生產(chǎn)成本、減少污染的目的。從而更好的保護生態(tài)環(huán)境，提高我國人民的生活質(zhì)量。

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