關(guān)于電廠汽輪機(jī)節(jié)能降耗的優(yōu)化措施探討

大唐華銀株洲發(fā)電有限公司 湖南 株洲 412000

引言

電力是不可或缺的現(xiàn)代能源，對(duì)于現(xiàn)代人的生產(chǎn)生活，這具有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義，它是現(xiàn)代人生產(chǎn)生活的基本保障。本文首先分析了電廠的發(fā)電方式，然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步探討了汽輪機(jī)高能耗的主要原因，最后從汽輪機(jī)給水溫度、凝汽器狀態(tài)、啟動(dòng)、運(yùn)行及停機(jī)等方面詳細(xì)論述了實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)運(yùn)行節(jié)能降耗的主要策略，以期有效地推動(dòng)中國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展。

一、電廠汽輪機(jī)簡(jiǎn)介

在能源結(jié)構(gòu)方面，我國(guó)以風(fēng)能、太陽能、熱能和核能為主，火電仍是我國(guó)電力的主要組成部分。但在實(shí)際運(yùn)行中，火電能耗大，對(duì)環(huán)境污染相對(duì)比較嚴(yán)重。由于機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行中的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，這就使得汽輪機(jī)在電廠中得到了廣泛應(yīng)用。電廠汽輪機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)；一是汽輪機(jī)在結(jié)構(gòu)上經(jīng)過改革和發(fā)展，經(jīng)過一個(gè)長(zhǎng)期的發(fā)展過程；在工作過程中，熱能轉(zhuǎn)換效率大大提高。其次，由于電廠汽輪機(jī)是由蒸汽驅(qū)動(dòng)的，因此整個(gè)汽輪機(jī)的使用壽命很長(zhǎng)，而且理論上技術(shù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，運(yùn)行可靠。最后，由于電廠汽輪機(jī)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作介質(zhì)在其使用過程中不會(huì)對(duì)裝置本身造成損害，因此在整個(gè)使用過程中不需要大量的維護(hù)。

二、透平運(yùn)行能耗影響因素分析

1.汽輪機(jī)流量效率。對(duì)于水輪機(jī)的運(yùn)行效率，主要考慮的是葉片結(jié)構(gòu)。現(xiàn)行的葉片型線是以前蘇聯(lián)為基礎(chǔ)的，其主要缺點(diǎn)是:熱性能較差，工作時(shí)葉片磨損大，長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)降低工作效率。另外，長(zhǎng)時(shí)間使用汽輪機(jī)，特別是低壓汽缸，會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)表面粗糙，增大機(jī)組的流量損失和能耗。在汽輪機(jī)中，由于膨脹角不斷增大，低壓缸底容易分離，造成汽輪機(jī)葉片頂部磨損和空氣損失[1]。

2.汽輪機(jī)汽缸效率。汽缸效率，主要是指水輪機(jī)汽缸把其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能所產(chǎn)生的效率，影響圓筒效率的因素可以分為幾個(gè)方面。實(shí)踐證明，當(dāng)汽缸效率降低時(shí)，汽輪機(jī)的能耗將相應(yīng)增加，一般來說，汽輪機(jī)的能耗與汽缸效率成正比，隨著汽缸面積的增大，汽缸內(nèi)蒸汽流量增大，從而達(dá)到節(jié)能減排的目的。

三、節(jié)能降耗戰(zhàn)略

1.汽輪機(jī)給水溫度控制。爐內(nèi)水溫過低，將導(dǎo)致能耗和排煙量相應(yīng)增加，從而降低機(jī)組的效率。為了更好地保證機(jī)組的運(yùn)行效率，需要對(duì)機(jī)組的水溫進(jìn)行控制，以確保水溫符合有關(guān)規(guī)定，使機(jī)組安全運(yùn)行。同時(shí)，電廠還應(yīng)定期清理機(jī)組，避免堵轉(zhuǎn)事故的發(fā)生。并且嚴(yán)格控制加熱器的水位，保證加熱器正常工作，保證設(shè)備的安全運(yùn)行。本工藝要求對(duì)加熱管定期檢查，以確保其密封性能良好，并及時(shí)有效地解決問題。

2.汽輪機(jī)運(yùn)行的優(yōu)化。目前，國(guó)內(nèi)在水輪機(jī)的應(yīng)用過程中，一般都是通過固定滑移和固定來實(shí)現(xiàn)具體操作。這種操作方式不僅可以有效地控制節(jié)流損失，而且還可以進(jìn)一步適應(yīng)負(fù)荷的變化，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的一次調(diào)頻。既能在一定程度上提高設(shè)備運(yùn)行效率，又能在一定程度上降低設(shè)備運(yùn)行能耗，保證設(shè)備運(yùn)行方式的科學(xué)優(yōu)化。另外，通過在其他工況下的應(yīng)用，進(jìn)一步保證了泵在低負(fù)荷情況下的穩(wěn)定運(yùn)行，從而保證了泵在低負(fù)荷情況下的穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)處于負(fù)載范圍內(nèi)時(shí)，閥門在啟動(dòng)和關(guān)閉時(shí)總是滑壓，并且有效控制加熱器端差，保證加熱器水位的合理調(diào)整。

3.汽輪機(jī)汽缸性能。常規(guī)梳式汽封在汽輪機(jī)組中占有很大比重。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)與安裝過程中，存在設(shè)計(jì)系統(tǒng)不合理，雜質(zhì)含量過高，汽缸工作效率低下等問題。另外，由于安裝工藝和安全環(huán)境等原因，對(duì)密封間隙的調(diào)整過大，使得機(jī)組在運(yùn)行過程中產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)效益，即實(shí)際耗熱量與標(biāo)準(zhǔn)值相差太大[2]。針對(duì)直接影響機(jī)組熱消耗的汽輪機(jī)缸體結(jié)構(gòu)，需對(duì)其進(jìn)行節(jié)能改造，以提高運(yùn)行效率。

四、發(fā)電廠汽輪機(jī)節(jié)能降耗優(yōu)化措施分析

1.改善經(jīng)營(yíng)理念和經(jīng)營(yíng)制度。科學(xué)、合理的系統(tǒng)是保證電廠有效運(yùn)行的基礎(chǔ)。為了使電廠汽輪機(jī)節(jié)能降耗達(dá)到最佳效果，必須從改善管理觀念、完善管理制度入手，以保證節(jié)能措施的有效實(shí)施。各電廠應(yīng)根據(jù)機(jī)組運(yùn)行的實(shí)際情況，綜合采取節(jié)能降耗措施，制定一套符合自身需要的管理制度，將其落實(shí)到每個(gè)崗位，使每個(gè)崗位的員工都能積極采取節(jié)能降耗措施。此外，電廠還應(yīng)重視對(duì)員工的培訓(xùn)教育，通過各種培訓(xùn)形式，全面加強(qiáng)對(duì)節(jié)能降耗理念的宣傳教育，進(jìn)一步提高企業(yè)內(nèi)部員工節(jié)能降耗的意識(shí)，使之真正成為一種理念與行為。

2.汽輪機(jī)運(yùn)行過程的優(yōu)化控制。在運(yùn)行過程中，汽輪機(jī)實(shí)際預(yù)熱時(shí)間較預(yù)期預(yù)熱時(shí)間長(zhǎng)，并網(wǎng)時(shí)間長(zhǎng)，而蒸汽和水的熱損失過大，能耗過大，不僅影響經(jīng)濟(jì)性，而且對(duì)設(shè)備的使用壽命也有不利影響。針對(duì)這一問題，應(yīng)采取以下措施進(jìn)行優(yōu)化:在滿足主風(fēng)壓要求的前提下，及時(shí)投入旁路系統(tǒng)，或根據(jù)需要開啟真空閥，控制冷凝真空。通過上述方案，可以顯著增加熱電廠的蒸汽量，提高運(yùn)行效率，有效控制膨脹差，縮短并網(wǎng)時(shí)間，最終達(dá)到節(jié)能降耗的目的。對(duì)穩(wěn)定性不理想的機(jī)組，應(yīng)采取先定后滑的工藝，防止連續(xù)冷卻，從而大大減少熱損失，減少各種機(jī)械故障的發(fā)生。同時(shí)，還可在汽輪機(jī)上增設(shè)快冷裝置，充分發(fā)揮快冷裝置的作用，即啟動(dòng)時(shí)加熱，停止運(yùn)行時(shí)冷卻，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。另外，控制停爐過程也是節(jié)能的一項(xiàng)重要內(nèi)容，針對(duì)具體情況，設(shè)計(jì)相應(yīng)的停機(jī)時(shí)間，滑動(dòng)模態(tài)參數(shù)模式能有效地利用余熱，并使系統(tǒng)溫度保持在合理范圍內(nèi)[3]。

3.優(yōu)化煙氣回收。全過程中，電廠汽輪機(jī)排出大量煙氣，加劇了溫室效應(yīng)，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。蒸汽渦輪排放的煙氣有很多熱，如果能夠有效的回收，不僅可以減少煙氣的排放，還可以明顯的提高換熱效果，可謂一舉兩得。尤其電廠可在汽輪機(jī)上設(shè)置煙氣回收裝置，實(shí)現(xiàn)換熱器的熱回收，以提高鍋爐效率。此外，電廠還可優(yōu)化處理鍋爐尾部，擴(kuò)大受熱面，增加換熱面積，進(jìn)一步提高換熱效率，達(dá)到優(yōu)化減排的目的。

4.維持凝結(jié)真空的影響。凝結(jié)真空效應(yīng)能否保持，不僅關(guān)系到汽輪機(jī)的整體工作性能，而且影響到鍋爐燃料的質(zhì)量。為了有效地避免凝汽器真空效應(yīng)的降低，可采用下列方法對(duì)凝汽器進(jìn)行優(yōu)化:控制裝置的緊密性；電廠應(yīng)定期維護(hù)冷凝器。故障發(fā)生后應(yīng)立即排除，確保機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行，加強(qiáng)控制和優(yōu)化循環(huán)水質(zhì)。長(zhǎng)時(shí)間使用后，銅管內(nèi)常有水垢，影響真空效果，因此有必要對(duì)水垢進(jìn)行定期的維護(hù)和及時(shí)的清理。冷凝液位綜合控制機(jī)組在啟動(dòng)時(shí)，需要長(zhǎng)期保持水位。因操作問題，內(nèi)部冷區(qū)不足，造成真空下降，需及時(shí)處理，保持穩(wěn)定。目前循環(huán)水泵運(yùn)行優(yōu)化階段，電廠主要采用多機(jī)組同種運(yùn)行方式，提高了運(yùn)行效率。但循環(huán)水系統(tǒng)仍按單元制運(yùn)行，對(duì)系統(tǒng)整體效率影響較大。循環(huán)泵作為汽輪機(jī)能耗的最高環(huán)節(jié)，其優(yōu)劣直接關(guān)系到整個(gè)汽輪機(jī)組的能耗。為此，要求電廠高度重視循環(huán)水位的優(yōu)化運(yùn)行，科學(xué)計(jì)算凝汽器相應(yīng)負(fù)荷，明確循環(huán)水量，全面優(yōu)化水泵運(yùn)行方式，以達(dá)到降低水循環(huán)系統(tǒng)總能耗，提高機(jī)組運(yùn)行效率的目的。

5.改進(jìn)汽輪機(jī)的啟動(dòng)。合理規(guī)劃設(shè)備啟動(dòng)時(shí)間:如需充分的保護(hù)，則水輪機(jī)更加安全。為了達(dá)到較高的保證水平，設(shè)備啟動(dòng)前必須對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行全面的檢查。從運(yùn)行機(jī)理和內(nèi)部結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面有效地預(yù)測(cè)機(jī)組啟動(dòng)，確保能提前發(fā)現(xiàn)影響機(jī)組啟動(dòng)時(shí)間的各種因素。同時(shí)，為了進(jìn)一步控制啟動(dòng)時(shí)間，還需要對(duì)排水系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)地管理。增加有效的冷卻水疏水點(diǎn)數(shù)，可以有效地縮短冷卻水加熱時(shí)間，從而有效地縮短汽輪機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間。此外，相關(guān)工作人員還應(yīng)對(duì)機(jī)組進(jìn)行預(yù)熱，使機(jī)組的溫度達(dá)到一定的水平，有效控制加熱時(shí)間，以節(jié)省啟動(dòng)時(shí)間。裝備聯(lián)網(wǎng)后，應(yīng)根據(jù)施工要求盡快接入負(fù)荷，保證合理排水。為了在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)有效地減少蒸汽和水的排放，更有效地利用凝結(jié)水和排水管是非常必要的。在此過程中，有關(guān)人員應(yīng)采取以下措施，通過施加高、低壓控制汽輪機(jī)壓力，人工減少凝結(jié)真空，以保證汽輪機(jī)壓力達(dá)到最大限度的運(yùn)行要求，有效地提高預(yù)熱速度，以保證合理經(jīng)濟(jì)的使用效果，為汽水的有效回收利用提供依據(jù)。

五、結(jié)束語

伴隨著我們國(guó)家經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，現(xiàn)代人對(duì)電力的需求日益增長(zhǎng)。為了使我國(guó)的電力需求達(dá)到最大程度，有關(guān)部門正在積極建設(shè)發(fā)電中心，為電力的充足供應(yīng)提供一定的保障。為了進(jìn)一步闡明電廠汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中如何更有效地達(dá)到節(jié)能降耗的目的，本文對(duì)此進(jìn)行了探討，希望能為電廠工作的進(jìn)一步發(fā)展提供更加豐富的理論依據(jù)，以滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的需要。