發電廠汽輪機及其輔機設備節能技術要點探究

黃子鰻 黃立濤

（東方電氣集團東方汽輪機有限公司，德陽 618000）

我國能源種類豐富，但人均分配不合理，資源整體利用率較低，存在嚴重的資源浪費問題。因此，發電廠要始終秉持節能降耗的發展原則，積極引進先進的技術設備，強化發電廠資源配合和管理，加大節能技術的應用和推廣，提高發電廠的資源利用率。

1 發電廠汽輪機的主要結構特征

某發電廠應用的氣缸本體為高中壓合缸，通流部分反向布置，高壓缸為雙層缸結構。在連續運行過程中，主蒸汽和再熱蒸汽溫度平均537 ℃，允許在551～565 ℃浮動，連續運行時間控制在15 min，年累計運行時長在80 h內。高中壓轉子和低壓轉子為整段結構，脆性轉變溫度為121 ℃。冷卻狀態下啟動需要提前暖機，在升速至額定轉速前，轉子中心部位需要加熱到121 ℃以上，促使低壓轉子與發電機轉子銜接。此汽輪機攀扯裝置設置在低壓缸后軸承蓋上，采用低速盤車，轉速在4.26 r·min-1，支持連續盤車和間歇盤車兩種形式。一旦汽輪機轉速大于盤車轉速，盤車自動脫扣，從而提高汽輪機的運行安全性。設計人員在現有汽輪機機組基礎上設計了合滑銷系統，在高壓缸中心線前端進行定位。壓力控制站由高壓汽源控制站、再熱冷戰段以及輔助汽源控制站等組成。汽輪機低負荷運轉過程中，啟動狀態選用合適的汽源向高、中、低壓氣封進行供氣。為縮短機組啟動時間，將汽缸溫差和差脹控制在允許范圍內。系統設計人員對高壓缸內外夾層加熱，并調整高壓缸預暖系統。其中，夾層加熱汽源為新蒸汽，預暖汽源輔助蒸汽。汽輪機組運行過程中，機組運行方式實現了機組節流調節與噴嘴調節無擾動轉換，使得設計人員可通過調節噴嘴和節流提高汽輪機組運行的經濟性[1]。設備、主蒸汽溫度、電力負荷及處理系數等因素均會影響汽輪機節能降耗效果。氣缸是汽輪機的重要組成部分。提升氣缸的效率，可提高發電廠的整體運行效果。

2 汽輪機及其輔機設備節能增效可行性分析

汽輪機在各項技術支撐下，長期實踐發展，提高了熱效率，降低了自身的能耗損失，提升了汽輪機及其輔機設備的能源轉化率。經過技術改造，汽輪機及其輔機設備的安全性、可靠性更高，因此廣泛應用于發電廠。汽輪機在發電廠應用中不斷創新運行方式，均衡發電廠的經濟效益和節能效益，加強對汽輪機及其輔機設備能耗的控制，具有實際應用可行性。汽輪機氣缸本身較為封閉，整體性能良好。內缸與外缸之間存在夾層。具體運行過程中，在熱輻射作用下，內缸熱能向外缸傳遞，容易造成能耗損失。通過向氣缸夾層內接引蒸汽管路，可大大縮短機組啟動時間，最大程度上提高機組啟動效率[2]。由于汽輪機及其輔機組合運行方式直接關系到發電廠整體的經濟效益，發電廠需要調整優化循環水運行方式，以免發生堵塞現象。機組在啟停過程中容易發生堵塞現象，且暖機時間不合理、頻繁開機等也會增加汽輪機及其輔機設備能耗。

3 汽輪機及其輔機設備節能技術要點

3.1 加強技術改造

汽輪機長時間運行后會損失不同程度的能耗。發電廠就能耗損失問題制定了完善的改造方案，以期提升汽輪機及其輔機設備運行效率，實現節能降耗目標。

3.1.1 鍋爐水泵改造

技術人員對鍋爐水泵進行改造，更換為能耗較小的上水泵，反復進行鍋爐汽水系統上壓試驗，在鍋爐點火升壓后啟動電泵。改造后的上水泵大大降低了汽輪機及其輔機設備運行能耗，提高了發電廠整體經濟效益。

3.1.2 凝結器系統改造

發電廠運行中，需要依托高精度實驗凝汽器進行密封。相關人員需定期開展真空嚴密性試驗，嚴格檢查循環水水質，避免發生堵塞現象。此外，工作人員需定期清洗銅管，加強對抽氣設備的維護，測試抽氣水箱室溫，將其溫度控制在26 ℃左右[3]。另外，反復試驗凝結器真空嚴密性、定期維護抽氣設備以確保凝汽器中的工作水箱水位保持正常，都運用了節能技術。凝結器系統，如圖1所示。

圖1 凝結器系統結構圖

3.1.3 汽水系統改造

為提升汽輪機及其輔機設備節能效果，最大程度上提高溫水使用率和蒸汽壓力，提升蒸汽做功的高效性，需對汽水系統進行改造。汽水品質直接關系到汽輪機節能降耗效果，為避免水流在汽輪機流通部分產生污垢，通過定期檢測水質的方式合理設計補水方式，提升汽輪機工作效率。機組給水需要煤燃燒加熱，初始給水溫度較低時，損失熱量的同時也損失能量，導致汽輪機鍋爐整體運行效率較低。技術人員按照汽輪機給水程序進行操作，進而改造加熱系統，避免汽輪機機組在運行過程中解列高壓加熱器，從而保持水管暢通，避免冷卻水管發生泄漏，最大程度上降低汽輪機及其輔機設備能耗。加熱器中的水位較高時會淹沒換熱管，減少換熱面積，降低換熱效率，同時造成疏水倒流，無法保障機組運行的安全性。發電廠相關人員定期對高壓加熱器進行維護，降低了人為操作失誤因素的影響，減少了不必要的能源損失。此外，定期檢查和維護加熱器冷水管設備的嚴密性，可最終實現節能降耗的目的。汽水系統流程，如圖2所示。

3.2 優化給水系統運行方式

機組在不同負荷運行，對給水壓力、溫度等要求不同。某發電廠發電高壓給水泵長期處于高壓運行狀態下，相關人員通過再循環方式調節出口壓力，造成了設備電能損耗，磨損了閥門和管道。技術人員根據汽輪機及其輔機設備結構性能，建議去掉一級葉輪，調整水泵的揚程，確保滿足當前發電廠鍋爐運行需求。同時，技術人員提出調整變頻器設備，去除工頻電機驅動給水泵第五級葉輪，增加了防護和導流用的套管、軸套用作葉輪。更換完成后，技術改造人員進行高速動平衡試驗，確保汽輪機機組運行穩定，實際運行效率高[4]。機組給水穩定，節能效果顯著，減少了系統節流造成的損耗，降低了發電廠生產能耗，提高了發電廠的經濟效益，實現了節能降耗總目標。

圖2 汽水系統流程圖

3.3 基于綠色環保角度推廣使用潔凈煤技術和節電技術

為提升發電廠整體節能環保效果，可用清潔煤技術代替燃料油。清潔煤燃燒效率高、污染物排放量少。某發電廠中投入了220 t·h-1的清潔煤，經濟效益顯著，生態效益明顯。發電廠通過改造燃煤機組，優化燃燒方式，采用先進成熟的粉煤代替煤油進行燃燒，并嚴格按照環保技術要求進行改造，大大提高了發電廠用電設備效率。同時，發電廠積極推廣節電技術，發展高效電動機，積極發展核能，實現了電源的多樣化[5]。發電廠積極應用節能技術可增加發電廠的經濟效益，降低發電成本，減少煤炭消耗量，走低污染、高效益的綠色循環經濟之路，不斷提升經濟發展的整體水平。

4 結語

汽輪機是一種以蒸汽為動力，將蒸汽熱能轉化為動能的旋轉式機械設備，在發電廠中應用廣泛，比其他汽輪機運行效率高、使用周期長。為進一步提升發電廠生產效率，解決發電廠能耗損失問題，必須加強對汽輪機及其輔機設備的改進，加大節能技術應用，促使發電廠實現可持續發展。