發電廠汽輪機節能降耗策略研究

文_楊財業 內蒙古慶華集團有限公司

1 凝汽器真空對汽輪機運行經濟性的影響

1.1 熱力循環角度

從發電廠熱量循環角度來看，當汽輪機維持的真空越高，排汽壓力會越低，導致汽輪機的放熱溫度比較低。在理想的狀況下，想要理想循環熱效率比較高，那么就需要將汽輪機的熱耗率降低。理想循環熱效率會直接受到汽輪機在運行中參數的影響，可以設定主汽壓力和溫度不變，其理想循環熱效率如公式（1）所示：

在公式（1）中有幾個變量是需要計算的，如公式（2）（3）（4）所示：

在理想的狀態下，不去考慮其他的任何能量消耗，根據焓熵圖就可以得出當前情況下的焓值主要是通過主汽壓力和溫度來決定的。然而其理想的循環熱效率則是通過目前情況下的排汽壓力和溫度來決定的。

1.2 整個火電機組角度

從整個的發電廠運行機組考慮時，首先應該在其凝汽器的設計階段進行綜合考慮。凝汽器壓力越低，汽輪機的真空度就越高。設計精密的凝汽器的造價比較高，其投資能夠回本所需要的時間較長，因此在進行凝汽器設計的時候必須要在汽輪機熱力特性的某一個前提下，然后通過計算和技術經濟進行比較，從而確定凝氣器的大小以及凝汽器冷卻面積、冷卻水量以及真空度。確定好凝汽器的冷卻水溫升的應達值和凝汽器的端差的應達值之后，就可以計算出其凝汽器內部蒸汽凝結溫度的應達值，如公式（6）所示：

式中Vt—凝汽器真空，Pate—大氣壓，Pct—凝汽器應該達到的壓力。

而在運行階段，通過式(6)可以得知，在確定的負荷和冷卻水溫的條件下，凝汽器的冷卻面積已經確定，則凝汽器真空越高，雖然汽輪機的理想焓降越大，汽輪機的電功率越大，對冷卻水量的需求量也越大，造成循環水泵消耗的電功率也越大。

1.3 小結

在機組運行過程中，其凝汽器真空度的大小會直接影響到汽輪機的負荷，然而影響凝汽器真空的因素比較多，尤其是在夏季真空度極難控制。比如凝汽器管束結垢、凝汽器內漏入空氣、凝汽器水位升高、循環水量不足、循環水溫升高、真空泵或射水抽氣器工作失常等都會引起真空下降，因此應該根據實際情況進行分析，查找真空降低的原因，并采取相應的措施來提高真空度。

2 控制鍋爐給水水溫

2.1 給水溫度對鍋爐熱效率的影響

以某電廠的鍋爐為研究對象，探究給水溫度對鍋爐的影響。先取三個溫度的給水，分別是159℃、192℃、200℃三個溫度，根據公式（8）計算熱效率。

通過公式（8）可以計算出其在不同的給水溫度下其鍋爐的熱效率也會不同的，但是整體來說其差距不大。三個給水溫度分別對應了92.7%、90.44%、90.8%的鍋爐熱效率。

2.2 給水溫度對鍋爐產汽煤耗的影響

給水溫度的升高雖然對于鍋爐熱效率來講其影響力不大，但是提高給水溫度能夠幫助鍋爐節省燃料，降低噸發煤耗，進而降低了電廠的能源消耗，提高經濟效益。對于三個給水溫度對該電廠的煤耗進行統計計算，如表1所示。

表1 電廠煤耗統計表

根據公式（9）熱平衡計算公式進行計算

由公式（9）可以得出公式（10），得到原煤與標煤的換算公式，公式表達為：

根據公式（10），可以計算出三種不同的給水溫度下，其噸蒸汽煤耗的標量分別為107.8kg/t、99.6kg/t、97.93kg/t。給水溫度的提高會減少原煤的使用量，降低噸蒸汽耗標煤量，提升發電廠的經濟效益。

2.3 給水溫度對機組熱效率的影響

在發電廠中，鍋爐熱效率、汽輪機效、管道效率以及發電機效率之和就是發電廠的熱效率。因此，汽輪機不管是三級抽汽還是其他級數的抽汽，其中一路抽汽或者兩路抽汽是在汽輪機膨脹做了一部分功被抽出來的，用來加熱給水和凝結水，就能夠將蒸汽的所有熱能充分利用起來，提升電廠的循環熱效率。

2.4 汽輪機與給水溫度的關系

給水溫度主要是經過兩個過程進行加熱。首先經過除氧器的加熱除氧將給水溫度加熱到150℃左右，然后經過給水泵的加壓進入高壓加熱器中，通過高壓加熱器再次將給水溫度進行二次加熱。

2.5 小結

隨著運行中給水溫度的提高，其整個發電過程中的產汽煤耗、產電煤耗都會相應降低，同時還提高機組熱效率。因此，在生產運行過程中，應密切監視除氧器及高壓加熱器的運行情況，尤其是高壓加熱器的投入率、疏水器的運行狀態，對于給水溫度的變化有著直接、顯著的影響。

3 蒸汽參數對熱經濟性的影響

3.1 汽輪機進汽壓力變化對熱經濟性的影響

進汽溫度和凝汽器真空不變的前提下，進汽壓力升高，蒸汽在汽輪機內的蒸汽焓降增大，即使機組的調速汽閥開度不變，此時汽輪機做功能力增強，機組發電量增加，熱經濟性增強（主蒸汽壓力每升高1MaP,煤耗減少1.5～2g/kWh。反之，進汽壓力下降，經濟性降低。

3.2 汽輪機進汽溫度變化對熱經濟性的影響

進汽溫度升高時，蒸汽在汽輪機內的總焓降、汽輪機的相對內效率及熱力系統的循環熱效率都有所增強（主蒸汽溫度每升高1℃,煤耗減少0.8g/kWh。反之，進汽溫度下降，經濟性降低。

3.3 小結

單從經濟性來說，提高汽輪機進汽壓力和進汽溫度都可以提升機組的相對熱效率。但受到熱膨脹、熱應力、金屬材料耐壓耐溫限制、以及排汽濕度等因素的影響，進汽參數必須在保證設備安全的前提下，在規定的范圍內進行調整，才能達到節能的目的。

4 汽輪機運行中的節能管理

4.1 保持運行參數穩定

運行中應重視對節能指標的監督以及機組的經濟調度工作，做到汽輪機運行參數穩定；加強對汽輪機相關設備的檢查巡視工作，切實保障汽輪機安全運行。

4.2 合理啟停機

除計劃內的大小修補，盡量減少啟停機次數。汽輪機啟動時,應按照合理的汽輪機啟動曲線進行。條件允許的情況下選擇滑參數啟停方式，滑參數啟動時，鍋爐基本不對空排汽，幾乎所有的蒸汽及其熱能都用于暖管和啟動暖機，大大減少了工質的損失，提高了電廠運行的經濟性。

5 結語

汽輪機節能降耗工作，是一項需要長期堅持的工作，要不斷優化和改進汽輪機的運行控制技術，科學合理地對汽輪機節能指標進行監督，從而達到汽輪機節能降耗目的，促進發電廠的可持續發展。