1000MW火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組節(jié)能降耗的策略分析

國家電投集團(tuán)協(xié)鑫濱海發(fā)電有限公司 陳 進(jìn) 王士學(xué)

火力發(fā)電廠是屬于我國重要的電能供應(yīng)基地，但是當(dāng)前的火力發(fā)電廠在運(yùn)行時(shí)，主要以火力發(fā)電為主，通過消耗煤炭資源來獲的電力能源。而煤炭資源的不可再生性和高污染性也決定了其應(yīng)用成本比較高的特點(diǎn)，長此以往，會(huì)影響我國的環(huán)境。為此，火力發(fā)電廠需要對(duì)汽輪機(jī)組設(shè)備進(jìn)行節(jié)能降耗，這樣既有利于發(fā)電廠的發(fā)展，同時(shí)也是環(huán)境保護(hù)的一項(xiàng)重要舉措。火電廠汽輪機(jī)組的能耗量巨大，幫助其實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗有利于節(jié)省大量的資源[1]。

1 火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組的耗能因素

1.1 氣缸效率

在火力發(fā)電企業(yè)渦輪組的運(yùn)用過程中，產(chǎn)生功耗較高的最主要因素一方面就是由于氣缸效能未完善而導(dǎo)致的。首先，在火力發(fā)電企業(yè)的渦輪組件采購發(fā)展階段，由于火力發(fā)電機(jī)采購人對(duì)渦輪組的結(jié)構(gòu)了解不夠，使得所采購的渦輪組件產(chǎn)品質(zhì)量并不能適應(yīng)火力發(fā)電廠的實(shí)際需要，為渦輪組件的后期應(yīng)用過程中埋下了一定的隱患；然后，在渦輪組件的裝配過程中，因?yàn)檠b配人員的技術(shù)訓(xùn)練不足，以及違規(guī)操作情況頻繁，導(dǎo)致了火力發(fā)電企業(yè)渦輪組件的運(yùn)行效能與實(shí)際設(shè)計(jì)效果相悖；最后，由于火力發(fā)電廠沒有專門的設(shè)備維修技術(shù)人員，導(dǎo)致火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組件在長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，設(shè)計(jì)性能持續(xù)降低，實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)效能也逐漸下降。

1.2 通流性

火力發(fā)電廠傳統(tǒng)汽輪發(fā)動(dòng)機(jī)組長期運(yùn)行管理過程中，其內(nèi)部通流性好壞是直接影響電機(jī)功率低下大小的一個(gè)關(guān)鍵因素。一旦傳統(tǒng)汽輪發(fā)電機(jī)組的內(nèi)部通流性能不佳，在將來就會(huì)直接造成傳統(tǒng)時(shí)代汽輪發(fā)電機(jī)組的每臺(tái)蒸汽渦輪做功時(shí)的總輸出功率降低，不但直接影響傳統(tǒng)發(fā)電利用能源的綜合生產(chǎn)效率，甚至還會(huì)直接導(dǎo)致傳統(tǒng)發(fā)電燃料的無端使用浪費(fèi)，嚴(yán)重影響了傳統(tǒng)時(shí)代火力發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)長期健康發(fā)展[2]。首先，由于現(xiàn)代科學(xué)發(fā)電技術(shù)的發(fā)展日新月異，傳統(tǒng)時(shí)代汽輪發(fā)電機(jī)組的內(nèi)部通流性能，已無法充分滿足新時(shí)代人類對(duì)電能的供給需要，導(dǎo)致了傳統(tǒng)時(shí)代火力發(fā)電廠長期經(jīng)營管理成本的大幅提高；其次，傳統(tǒng)火力發(fā)電廠對(duì)傳統(tǒng)時(shí)代汽輪發(fā)電機(jī)組的內(nèi)部通流的特點(diǎn)缺乏足夠的了解，而且技術(shù)人員在平時(shí)的經(jīng)營管理工作中也缺乏嚴(yán)格規(guī)范的工作制度指導(dǎo)；最后，由于火力發(fā)電廠對(duì)傳統(tǒng)汽輪發(fā)電機(jī)組的日常維修保養(yǎng)等管理工作并沒有重視，使得傳統(tǒng)汽輪發(fā)電機(jī)組在長時(shí)間工作運(yùn)行中，內(nèi)部成分產(chǎn)生了大量的物理化學(xué)雜質(zhì)，從而導(dǎo)致了傳統(tǒng)汽輪發(fā)電機(jī)組內(nèi)部熱通流性能的顯著降低。

1.3 輪機(jī)主蒸汽壓力和溫度

火力發(fā)電場(chǎng)中的汽輪機(jī)在設(shè)計(jì)與運(yùn)行過程中，主蒸汽的壓力和溫度是兩個(gè)最重要的參數(shù)。在實(shí)際的運(yùn)行中，主蒸汽溫度與壓力出現(xiàn)變化時(shí)，也會(huì)對(duì)整個(gè)發(fā)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性與安全性產(chǎn)生一定的影響。例如，當(dāng)機(jī)組處于主蒸汽溫度不變，壓力降低的工況時(shí)，會(huì)導(dǎo)致：第一，汽輪機(jī)可用焓減少，耗汽量增加，出力不足，熱經(jīng)濟(jì)性下降；第二，對(duì)于需要抽氣供給的小汽輪機(jī)與除氧器而言，由于主蒸汽壓力過低。會(huì)使抽氣壓力下降，使得小汽輪機(jī)與除氧器都無法正常運(yùn)行[3]。

2 火力發(fā)電廠汽輪機(jī)能耗高的原因

2.1 凝汽器出現(xiàn)問題

凝汽器在汽輪發(fā)電機(jī)組中起著非常重要的作用和地位。如果凝汽器在實(shí)際工作過程中出現(xiàn)問題，將對(duì)機(jī)組的運(yùn)行效率和能耗產(chǎn)生非常明顯的影響。在正常情況下，可能出現(xiàn)的問題如下。首先，冷卻水水質(zhì)不好，混有許多雜質(zhì)，容易造成凝汽器鋼管壁結(jié)垢，對(duì)汽輪機(jī)排汽換熱運(yùn)行效率影響很大。其次，用水量很大。發(fā)電機(jī)組約90%的用水量發(fā)生在冷卻塔中。這些水蒸發(fā)后會(huì)帶走很多熱量。這些能源和資源將被浪費(fèi)，這種情況非常嚴(yán)重。再次，冷凝器會(huì)泄漏。如果凝汽器發(fā)生泄漏，將導(dǎo)致大量冷卻水進(jìn)入鍋爐，造成水質(zhì)差，汽水水質(zhì)達(dá)不到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。此外，它還會(huì)增加酸度并超過鹽標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，如果調(diào)節(jié)閥和自動(dòng)閥產(chǎn)生嚴(yán)重的水垢，也會(huì)卡住，導(dǎo)致機(jī)組超速。

2.2 汽輪機(jī)本身的問題

汽輪機(jī)本身的散熱問題也可能會(huì)直接增加機(jī)組能耗，如果各級(jí)大氣缸能耗無法同時(shí)達(dá)到內(nèi)部熱效率的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，特別是對(duì)低壓大氣環(huán)境下這種情況非常明顯，汽輪機(jī)組在通流的運(yùn)行過程中，果如額定壓力參數(shù)值和通流溫度比較高，平衡盤的主軸端以及各級(jí)汽缸通汽孔的情況不好，使整個(gè)機(jī)組在額定壓力參數(shù)的通流條件下熱處理耗能遠(yuǎn)遠(yuǎn)的要高于實(shí)際設(shè)計(jì)的數(shù)值，這也就直接造成了一些汽輪發(fā)電機(jī)缸體內(nèi)效率非常低下，嚴(yán)重的會(huì)影響整個(gè)機(jī)組的實(shí)際能耗平衡情況[4]。

2.3 運(yùn)行方面

在火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組運(yùn)行過程中，如果沒有及時(shí)采取有效的控制措施，會(huì)使真空泵冷卻水的溫度偏高，進(jìn)而導(dǎo)致凝汽器真空過高；若機(jī)組的開始與關(guān)閉過程中耗時(shí)較長，或者處理不當(dāng)，就會(huì)出現(xiàn)跳閘或者開停機(jī)難以得到有效控制的情況；機(jī)組運(yùn)行中若調(diào)整不當(dāng)，就會(huì)致使各種儀器的運(yùn)行參數(shù)和實(shí)際生產(chǎn)中產(chǎn)生的負(fù)荷量不相匹配；在實(shí)際的生產(chǎn)作業(yè)中沒有采用現(xiàn)代化的技術(shù)。上述這些原因，都會(huì)導(dǎo)致火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組運(yùn)行過程中產(chǎn)生較大的能量消耗[5]。

3 1000MW 火力發(fā)電廠汽輪機(jī)節(jié)能降耗的有效措施

3.1 汽輪機(jī)組本體優(yōu)化措施

首先，電力廠的技術(shù)人員在安裝電氣設(shè)備的時(shí)候，要保證安裝質(zhì)量。尤其特別是在傳統(tǒng)的汽輪機(jī)組安裝中，要對(duì)通流部分的間隙安裝嚴(yán)格控制，同時(shí)在汽輪機(jī)組件的操作與檢測(cè)流程中，也一定要根據(jù)相應(yīng)的檢測(cè)指標(biāo)加以重點(diǎn)的檢查和合理的調(diào)節(jié)。其次，就是重新更換汽輪機(jī)組的葉片或者進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化。此外，為達(dá)到熱效率的提高還需要盡量的減少在渦輪組運(yùn)轉(zhuǎn)中的二次流損失，還必須對(duì)傳統(tǒng)的葉子重復(fù)更換裝置以及通過新型高效自動(dòng)阻尼變速機(jī)構(gòu)末輪截面型和末輪扭曲式的長方形替換葉子重復(fù)更換裝置進(jìn)行了重新安裝更換，同時(shí)還必須通過傳統(tǒng)的整圈自鎖阻尼型長葉長來替代原先的低壓式磁末級(jí)拉筋式葉子，這樣就大大的提高了末級(jí)葉子的操作穩(wěn)定性。最后，對(duì)各級(jí)高壓汽封葉片動(dòng)葉形成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行大幅程度改進(jìn)。除了能夠?qū)υ械母邏喝~片頂端二齒平汽封形加以改進(jìn)，從而減少了對(duì)漏氣的損失程度外，還能夠?qū)Φ蛪耗┘?jí)和次末級(jí)的葉片頂端增加汽封，進(jìn)而降低了葉片頂部間隔和漏汽率，提高了各級(jí)效果。

3.2 對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行節(jié)能降耗的技術(shù)改造

對(duì)汽輪機(jī)的技術(shù)改造，可以在條件許可時(shí)期實(shí)施。目的是為了在對(duì)汽輪機(jī)性能有足夠的技術(shù)支持和了解的前提下，能夠大幅度提高汽輪機(jī)的工作效能，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的效果，并且可以降低產(chǎn)生熱能的成本[6]。改造的最主要工作目標(biāo)是凝汽器，而凝汽器也是目前最能掌握汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)效益和安全的主要控制元件。其次，一旦對(duì)汽輪機(jī)通流部分的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)釋放方式調(diào)節(jié)適當(dāng)，將會(huì)對(duì)汽輪機(jī)的通流效果產(chǎn)生很大影響。而一旦汽封泄放調(diào)節(jié)方式不合理或汽封類型選用錯(cuò)誤，將造成巨大蒸汽泄露，從而大大降低了汽輪機(jī)的通過效果。例如，采用先進(jìn)技術(shù)后，汽輪機(jī)組的熱耗將顯著降低。對(duì)于長期運(yùn)行的機(jī)組，可在完整演示的基礎(chǔ)上進(jìn)行流道改造。

3.3 保持凝汽器的最佳真空狀態(tài)

降低了對(duì)凝汽器的熱處理負(fù)荷。第一，可以將整個(gè)表面式排汽加熱器直接加設(shè)到整個(gè)排氣加熱缸喉的下部以及整個(gè)凝汽器缸體上部之間，由此將整個(gè)表面式排氣加熱器的兩個(gè)入口供水位置和整個(gè)工業(yè)用的水處理系統(tǒng)充分緊密鏈接到一起來，其中的出口供水位置與飲用化學(xué)品的供水系統(tǒng)充分鏈接，從而大大程度提升了供熱效率，降低了對(duì)凝汽器的熱處理負(fù)荷。第二，可以將喉頭進(jìn)行空氣霧化后的空氣噴頭直接地安裝到位于喉部混合凝汽器上的風(fēng)機(jī)喉部，在喉頭進(jìn)行空氣霧化時(shí)將該噴頭通過熱凝汽蒸氣進(jìn)行傳輸，這種輸送方式直接可以吸收由于喉部有熱蒸汽的空氣在喉部凝結(jié)和經(jīng)過加熱之后其所蒸發(fā)產(chǎn)生的混合式凝汽，從而可以有較高效率地大大降低由于喉部混合凝汽器的熱蒸氣傳輸系統(tǒng)負(fù)荷。而在利用空氣凈化整改處理中心則同樣需要因地制宜，根據(jù)不同空氣設(shè)備的真空性能設(shè)計(jì)要求和不同使用環(huán)境條件等也可以同時(shí)選擇不同的空氣整改處理做法。不斷提升利用空氣整改真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性。真空系統(tǒng)的嚴(yán)密可靠性及其保護(hù)工作是十分重要的，關(guān)乎企業(yè)真空傳動(dòng)系統(tǒng)溫度能否長期維持在一個(gè)穩(wěn)定的溫度數(shù)值內(nèi)，盡量能夠做到絲毫漏氣不漏，這就非常要求企業(yè)相關(guān)抽氣檢修保養(yǎng)人員需要定期檢查一下真空傳動(dòng)系統(tǒng)和抽氣凝汽器之間是否沒有發(fā)生漏氣泄露，一旦泄漏出現(xiàn)就必須盡快進(jìn)行解決。其次，在日常的抽氣檢修保養(yǎng)維護(hù)中，還需要特別注意檢查抽氣器的進(jìn)水噴嘴位置是否在正常狀態(tài)工作，要根據(jù)實(shí)際使用情況及時(shí)重新調(diào)整抽氣壓力表的數(shù)值，并且嚴(yán)格定期檢驗(yàn)抽氣閥門部件是否松動(dòng)。降低出口冷卻時(shí)的水溫。在進(jìn)口汽輪機(jī)中，存在著一個(gè)封閉的循環(huán)系統(tǒng)，這個(gè)循環(huán)系統(tǒng)長期處于完全或半封閉的運(yùn)行狀態(tài)，因此不會(huì)直接受到任何外界環(huán)境因素的直接干擾。但是這個(gè)完全封閉的循環(huán)系統(tǒng)其實(shí)際運(yùn)行狀況可能會(huì)直接嚴(yán)重影響出口冷卻時(shí)的水溫。假如這個(gè)循環(huán)系統(tǒng)前期發(fā)生了一些異常情況，那么由于出口冷卻溫度的直接提升很快就有可能直接造成進(jìn)口冷卻水溫效果的直接丟失[7]。所以，定期的進(jìn)行檢查和及時(shí)維護(hù)處理是非常十分有必要的。及時(shí)檢查記錄各個(gè)操作部位的正常工作運(yùn)行狀態(tài)，并且定期進(jìn)行檢查記錄和及時(shí)的維護(hù)處理。

3.4 冷卻面的清洗

汽輪機(jī)組運(yùn)行中，一旦凝汽器的冷卻面上有大量的污物，熱阻就會(huì)明顯增加，對(duì)汽輪組的運(yùn)轉(zhuǎn)帶來了負(fù)面影響。所以，認(rèn)真清洗冷卻表面，可使用酸洗和干洗二種方式來完成。在采用酸洗方式時(shí)，首先使用百分之五含量的氨基磺酸水溶液酸洗劑，隨后再加入適量地銀、酸緩釋劑與氫氟酸水溶液等，以保證清洗水流處于四十?dāng)z氏度的高溫狀態(tài)，對(duì)水流速率加以合理地調(diào)節(jié)，再經(jīng)過循環(huán)清洗后，根據(jù)清潔程度檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)水酸度大小加以科學(xué)調(diào)節(jié)，進(jìn)而反清洗使用高位冷卻塔中進(jìn)水。同樣，將除氧器的專用溫水垂直灌入凝汽器中，再經(jīng)過風(fēng)機(jī)加溫把冷卻管內(nèi)層空氣吹干，以硬化冷卻水面上污物，隨后再使用冷水進(jìn)行多次沖刷，以有效地消除冷卻器表面上污物。但一旦在凝汽器冷卻器面上產(chǎn)生了污物，將會(huì)造成無法達(dá)到正常的工作參數(shù)。在冷卻器表面上早期產(chǎn)生污物后，采用干洗法清潔冷卻器表面[8]。

綜上所述，由于我國的供電系統(tǒng)主要是依靠發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電而產(chǎn)生電能，可以說電能是人們賴以生存的能源之一。所以，火力發(fā)電廠能否持續(xù)不斷的供電將會(huì)影響社會(huì)的穩(wěn)定發(fā)展。汽輪機(jī)組作為發(fā)電廠中比較重要的設(shè)備，對(duì)改機(jī)組進(jìn)行能耗控制嗎，就可以對(duì)火電廠在生產(chǎn)過程中的節(jié)能降耗、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和成本得到有效的控制。因此，電力生產(chǎn)技術(shù)人員要不斷提高汽輪機(jī)的運(yùn)行效率，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展，并對(duì)汽輪機(jī)組進(jìn)節(jié)能降耗的改造，相關(guān)人員一定要不斷總結(jié)實(shí)際工作中的經(jīng)驗(yàn)，增強(qiáng)節(jié)能減排的環(huán)保意識(shí)，提高環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用水平。只有這樣，汽輪機(jī)組才能完美地降低能耗。相信在未來，隨著科技的發(fā)展，技術(shù)人員需要不斷優(yōu)化和改進(jìn)汽輪機(jī)組的設(shè)備可以有效地提高汽輪機(jī)組的性能。