電廠汽輪機(jī)運(yùn)行中的節(jié)能技術(shù)運(yùn)用探討

晉能控股電力集團(tuán)容海發(fā)電有限責(zé)任公司 郝曉軍

在當(dāng)今社會(huì)，對(duì)電力不斷增加的需求量以及高強(qiáng)度的被需求性,在無形之中給電廠帶來巨大的壓力,當(dāng)務(wù)之急，要想出對(duì)電需求量不斷增加的解決方案,其中最有效最根本的方法就是以最低消耗獲得最大電量。汽輪機(jī)是發(fā)電廠相當(dāng)重要的設(shè)備之一,同時(shí)也是電廠對(duì)能源消耗最嚴(yán)重的一部分,因此，對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行有效的技術(shù)整改,在節(jié)能降耗環(huán)節(jié)中有具有重大意義。

1 電廠節(jié)能降耗的主要影響因素

圖1 汽輪發(fā)電機(jī)工作流程圖

1.1 汽輪機(jī)缸效率和機(jī)組通流性能

汽輪機(jī)的驅(qū)動(dòng)缸體和效率是指利用汽輪機(jī)在正常工作運(yùn)轉(zhuǎn)過程中將其他各種形式的驅(qū)動(dòng)能量轉(zhuǎn)化為其他電能的實(shí)際效率。汽輪機(jī)的實(shí)際能耗隨著汽輪機(jī)的驅(qū)動(dòng)缸體和效率系數(shù)的變化而變化。系數(shù)越高，能耗越低；系數(shù)越低，能耗越高。為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能低碳減排的目標(biāo)要求，就要從根本上提高汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)缸體的效率。通常情況下，不斷加大利用汽輪機(jī)的缸體氣流流動(dòng)面積,提高汽輪氣流量，以此來提高汽輪機(jī)的實(shí)際效率。

1.2 汽輪機(jī)主蒸汽溫度和壓力

為了有效保證汽輪機(jī)保持合理的運(yùn)行溫度和一定蒸汽壓,保證驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)正常的傳動(dòng)功率及其輸出，就必須對(duì)驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)進(jìn)行蒸汽燃料及時(shí)供給。汽輪機(jī)組在運(yùn)行過程中,會(huì)產(chǎn)生一定的蒸汽燃料壓力及運(yùn)行溫度。通常,汽輪機(jī)組在正常連續(xù)運(yùn)行工作狀態(tài)下,蒸汽燃料壓力溫度越高,蒸汽燃料流量越低,而蒸汽燃料壓力越低蒸汽燃料流量越高。因此要保持一定壓力來提高汽輪機(jī)組工作效率。

1.3 汽輪機(jī)出力的系數(shù)和空氣冷凝器

汽輪機(jī)設(shè)備出力消耗系數(shù)關(guān)系著汽輪機(jī)組是否可以正常連續(xù)運(yùn)行。夏季是我國(guó)電力用電的最高峰,為了保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)的穩(wěn)定以及電力的正常使用，火電廠的各種汽輪發(fā)電機(jī)組件必需要根據(jù)夏季峰值的溫度變化情況進(jìn)行合理電力調(diào)配。火電廠企業(yè)要高度重視對(duì)空氣冷凝器的日常技術(shù)改造和日常維護(hù)檢修，使火電廠的經(jīng)濟(jì)效益和工作效率大幅度提高，實(shí)現(xiàn)節(jié)能節(jié)碳減排[1]。

2 汽輪機(jī)可節(jié)能降耗方向

2.1 汽輪機(jī)的啟動(dòng)、運(yùn)行及停止

2.1.1 汽輪機(jī)的啟動(dòng)

降低最高沖轉(zhuǎn)控制參數(shù),冷態(tài)專用汽輪機(jī)的最低沖轉(zhuǎn)控制參數(shù)為:主汽輪機(jī)壓力2.5～3.5MPa,主汽輪機(jī)溫度一般為300℃以上,且不可能高于420℃,凝汽器整體真空在60kPa以上。

根據(jù)對(duì)現(xiàn)有的鍋爐運(yùn)行管理情況統(tǒng)計(jì)來看,每次鍋爐啟動(dòng)汽輪機(jī)組時(shí)，兩個(gè)主汽輪機(jī)壓力都可能高于2.5～3.5MPa,真空都可能高于80～90kPa,每次在鍋爐啟動(dòng)后都可能需要長(zhǎng)時(shí)間離開暖機(jī),從而大大加長(zhǎng)了鍋爐暖機(jī)時(shí)間,增加了啟動(dòng)時(shí)的鍋爐廠房使用電氣功率。

每次汽輪鍋爐啟動(dòng)前后，暖管的供熱時(shí)間長(zhǎng),暖管的供熱質(zhì)量不高,從而每次鍋爐啟動(dòng)前后汽輪機(jī)前兩個(gè)主汽缸的壓力均偏高。為了增加需要進(jìn)入冷態(tài)汽輪機(jī)的鍋爐蒸汽的流量,提高了汽曖機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度，針對(duì)此種運(yùn)行情況提出以下控制措施:主汽輪機(jī)壓力高低旁采用手動(dòng)開關(guān)閥，高低旁的控制方法將主汽壓力水平維持在2.5MPa～3.0MPa左右,適當(dāng)采用手動(dòng)加壓開啟鍋爐真空空氣破壞器閥門維持冷態(tài)汽輪機(jī)整體真空在65～70kPa,這樣既保證鍋爐啟動(dòng)時(shí)的能量損耗，同時(shí)還有利于冷熱脹差的管理控制,縮短并網(wǎng)時(shí)間。

2.1.2 汽輪機(jī)的運(yùn)行

汽輪機(jī)一般采用具有定—滑—定的電動(dòng)運(yùn)行控制方式。為有效保持整個(gè)鍋爐冷熱水循環(huán)正常，使鍋爐燃燒的溫度穩(wěn)定性、給水泵的主軸臨界角和轉(zhuǎn)速不受限制，在不同負(fù)荷下要采用不同的調(diào)節(jié)方法。

在極低滿載負(fù)荷時(shí)，可以采用低負(fù)荷水平的限流定壓電動(dòng)調(diào)節(jié);在中高負(fù)荷較低區(qū)域時(shí)，則采用給水噴嘴定壓調(diào)節(jié),用于改變控制給水通流出口面積的方法(限流定壓)來有效保持整個(gè)機(jī)組的工作高效率；在中間滿載負(fù)荷較高區(qū)域，采用一個(gè)(或兩個(gè))電動(dòng)調(diào)節(jié)閥汽門，在關(guān)閉時(shí)處于電動(dòng)滑壓閥的運(yùn)行狀態(tài)下,通過調(diào)節(jié)鍋爐電動(dòng)調(diào)整閥的壓力控制來加減中間負(fù)荷；在較高負(fù)荷區(qū)域運(yùn)行時(shí)，為使汽輪機(jī)的驅(qū)動(dòng)主汽缸有壓力,主汽缸的溫度適當(dāng)進(jìn)行提高,保證兩個(gè)加熱器內(nèi)具有高的加熱效率,保證加熱器內(nèi)的水位處于合理地高度,減少兩個(gè)加熱器的水位差，以提高鍋爐給油用水泵的溫度。

為了能同時(shí)滿足一個(gè)機(jī)組一次電動(dòng)調(diào)頻的工作需求，采用“定-滑-定”方式適應(yīng)中間負(fù)荷溫度變化,此種運(yùn)行方式只有一個(gè)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的汽門未全開，從而大大減少了被調(diào)節(jié)流量的損失，提高了汽輪機(jī)組的利用率。

圖2 汽輪機(jī)壓力缸結(jié)構(gòu)示意圖

2.1.3 汽輪機(jī)的停機(jī)

為了便于鍋爐設(shè)備的正常檢修，汽輪機(jī)組等在正常禁止停機(jī)或在非按計(jì)劃正常停機(jī)狀態(tài)時(shí)，要盡量采用滑動(dòng)式參數(shù)進(jìn)行停機(jī)操作,這樣一來，發(fā)電鍋爐就可以有效利用爐中余熱進(jìn)行發(fā)電,也可以有效降低發(fā)電鍋爐、汽輪機(jī)組等設(shè)備的工作溫度變化，保證汽輪機(jī)組的使用壽命。

2.2 提高給水溫度

給水加熱鍋爐燃燒溫度的選擇是否正確對(duì)整個(gè)給水鍋爐所進(jìn)行升溫燃燒需要的多余固體加熱燃料的實(shí)際消耗或者數(shù)量具有直接影響。如果我們使用供熱泵加水的整個(gè)鍋爐溫度低,就很有可能需要多余的固體消耗或者數(shù)量更多的天然液化氣和煤油氣資源，才能用于鍋爐進(jìn)行給水鍋爐內(nèi)的升溫,而在這個(gè)鍋爐升溫燃燒過程當(dāng)中，大量的固體燃燒會(huì)使熱量隨著整個(gè)給水鍋爐內(nèi)的煙氣排煙而受到巨大損失,導(dǎo)致整個(gè)給水鍋爐整體燃燒和加熱效率大大降低。

2.2.1 保證高加投入率

機(jī)組正常關(guān)閉、滑動(dòng)、開啟和滑停要嚴(yán)格按照程序規(guī)定應(yīng)用和質(zhì)量控制，低溫高壓壓力給水管的總體溫升率必須嚴(yán)格符合機(jī)組使用示范規(guī)程中的有關(guān)程序規(guī)定。為了保證給水機(jī)組正常關(guān)閉啟動(dòng)以及滑停，要嚴(yán)格按照機(jī)組使用示范規(guī)程中的有關(guān)程序規(guī)定，及時(shí)自動(dòng)停止熱水投入或自動(dòng)停止解列高加，及時(shí)排水，加強(qiáng)高加換熱裝置設(shè)備運(yùn)行和操作人員日常維護(hù),防止高壓低加裝置運(yùn)行由于操作人員操作不當(dāng),造成高壓低加換熱裝置高壓保護(hù)箱的高壓動(dòng)作異常不能解列。

2.2.2 加熱器經(jīng)常保持正常水位運(yùn)行,控制凝結(jié)水過冷度

主回?zé)嵯到y(tǒng)水位的正常養(yǎng)護(hù)，主要是為了長(zhǎng)期保證供熱機(jī)組內(nèi)部回?zé)岬拈L(zhǎng)期使用效率和經(jīng)濟(jì)性，是供熱機(jī)組主、輔回?zé)嵯到y(tǒng)設(shè)備安全正常工作運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。為了長(zhǎng)期保持供熱機(jī)組內(nèi)部凝汽器上的回?zé)崴徽?凝汽器上的回?zé)崴辉谡５闹骰責(zé)嵩O(shè)備運(yùn)行中，需要長(zhǎng)期保持在機(jī)組凝汽器最下一排一根凝結(jié)鋼管或一個(gè)凝結(jié)銅管以下[2]。

2.2.3 對(duì)機(jī)組加熱器部件進(jìn)行安全檢漏

檢查高壓加熱器筒體隔板鋼管內(nèi)部焊接有無漏點(diǎn),檢查加熱水室高壓加熱筒體隔板筒身鋼管焊接密封性,檢查高加筒體隔板鋼管焊接密封性,發(fā)現(xiàn)是否存漏點(diǎn)，如有漏點(diǎn)應(yīng)及時(shí)通知施工人員予以檢查維修一并消除。

2.3 維持凝汽器最佳真空

為了及時(shí)使整個(gè)汽輪機(jī)組能保持較高的工作效率,應(yīng)該保持整個(gè)凝汽器整體處于最佳的全真空工作狀態(tài),有效減少燃料的實(shí)際消耗量,可以使整個(gè)汽輪機(jī)組的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益大幅提升。保證大修機(jī)組的空氣密封性良好,應(yīng)該定期對(duì)大修機(jī)組的所有密封性部件進(jìn)行定期檢查維修，排除隱患。

做好水泵的日常維護(hù)保養(yǎng)工作,定期對(duì)其進(jìn)行日常檢查及時(shí)的對(duì)其進(jìn)行降溫?fù)Q水。為了減緩水泵銅管本身出現(xiàn)內(nèi)部循環(huán)飲用水垢,應(yīng)該對(duì)水泵銅管內(nèi)部循環(huán)水熱飲用水的銅管進(jìn)行嚴(yán)格的產(chǎn)品質(zhì)量安全控制,并且定期對(duì)整個(gè)水泵銅管的內(nèi)部循環(huán)飲用水垢能夠進(jìn)行徹底性的清理,有效保證對(duì)銅管水熱電力交換器的利用效率。

應(yīng)該確保空氣凝結(jié)器的水位空氣位于合理的凝結(jié)位置,如果凝結(jié)水位過高,就可能會(huì)造成凝結(jié)空間過小而直接導(dǎo)致空氣冷卻的凝水面積容量不足,還會(huì)造成空氣凝汽器的內(nèi)部真空溫度下降。

合理選擇配汽方式。為了充分考察順序單閥門的節(jié)流控制與所有額定順序排列閥門的節(jié)流控制，通過對(duì)國(guó)產(chǎn)的新一代引進(jìn)型600MW的節(jié)流控制系統(tǒng)功能參數(shù)進(jìn)行分析測(cè)驗(yàn)得出結(jié)論：在低溫度節(jié)流功率參數(shù)或者冷啟動(dòng)下的高速汽輪變頻熱啟動(dòng)負(fù)荷節(jié)流控制系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際應(yīng)用中，更加適合應(yīng)用所有順序排列單閥，應(yīng)用控制器來操作這種形式,從而能夠促使汽輪機(jī)組的熱啟動(dòng)負(fù)荷節(jié)流膨脹，啟動(dòng)速度大大加快、減小傳動(dòng)機(jī)械泵的壓力。在額定溫度節(jié)流功率參數(shù)不變的應(yīng)用控制條件下，能夠充分應(yīng)用所有額定順序的排列單閥門和控制器來操作，能夠有效控制節(jié)流，使熱力損耗大幅度減小、提升大型高速汽輪機(jī)組的運(yùn)行耗熱效率。

2.4 經(jīng)濟(jì)方面

對(duì)內(nèi)燃汽輪機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造前，應(yīng)該對(duì)節(jié)能改造之后的資金成本以及收益情況進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算,不能盲目去追求成本節(jié)能,忽視節(jié)能改造的資金成本。對(duì)電廠現(xiàn)有內(nèi)燃汽輪機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造之前投入的資金成本不會(huì)低于以前采購(gòu)新式內(nèi)燃汽輪機(jī)的投入成本。此外，改造后現(xiàn)有汽輪機(jī)使用能耗也會(huì)大大降低,更加符合發(fā)電廠的長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)效益。

綜上，關(guān)于節(jié)能降耗的一些具體措施調(diào)整方式還有很多,由于電廠運(yùn)行節(jié)能降耗調(diào)整措施具體方式及其實(shí)際應(yīng)用也是多樣的,不僅局限于針對(duì)電廠日常運(yùn)行中的節(jié)能降耗調(diào)整，關(guān)鍵在于平時(shí)的細(xì)心管理，從根本上解決節(jié)能降耗問題，就要利用儀器使用工作經(jīng)驗(yàn)及對(duì)電廠運(yùn)行節(jié)能調(diào)整工作經(jīng)驗(yàn)來運(yùn)用總結(jié)，從而促進(jìn)電廠經(jīng)營(yíng)企業(yè)持續(xù)發(fā)展，創(chuàng)造可觀的經(jīng)濟(jì)效益。