電廠汽輪機運行的節能降耗措施研究

田利生

（山西國峰煤電有限責任公司，山西呂梁 032200）

電力能源改變了人們的生活，人們對于電力的依賴性提高。在當今社會，對電力不斷增加的需求量以及高強度的被需求性，在無形之中給電廠帶來巨大的壓力，當務之急，是找出對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。作為發電機組的重要主機，汽輪機能耗水平的高低往往決定著機組經濟運行水平的高低，早在20世紀我國就對汽輪機的整體運作方式以及運行標準進行了改革研究，在多年探索中發現，當前我國電廠在發電過程中早就擺脫了老式的汽輪機，在應用時選擇當前較為先進的汽輪機。由于當前我國社會可用資源越來越少，可再生資源越來越少，因此汽輪機的能源消耗問題是當前發電廠所要面臨的重點改善問題，全面優化汽輪機的整體發展，降低汽輪機的能量消耗早已成為發電廠改革的重要方向。

1 汽輪機節能降耗的必要性

汽輪機在電廠生產運行過程中承擔著主要作用，同時也為電廠能源控制工作提供多樣化的保護方案，其工作特點如表1所示。通過對我國電力系統的整體發展進程探究可以總結出，國家針對電力系統的能源消耗問題制定出了改造技術，通過改造技術的研發全面提升電能的使用效率，從根本上減少能源消耗問題，為我國能源的發展提供保護。在電廠正常運轉情況下，將能源消耗降到最低能夠促進電廠的整體發展，在為電廠提升經濟效益的同時，優化電廠的發展方向，使電廠在發展過程中更加專業化。除此之外，在對汽輪機節能消耗問題進行研究時，還制定出了通過提升汽輪機的使用效果和維護水平，來優化汽輪機的能源消耗問題，從而為我國電廠的整體發展提供保護。

表1 汽輪機工作特點

2 電廠汽輪機的能耗問題分析

電廠生產過程中，一些生產環節和生產設備會出現能耗損失嚴重問題，如汽輪機機組能耗就是一大主要問題。電廠生產作業中汽輪機發揮著重要影響，電廠使用汽輪機可以實現多種能源的轉化，如電能的轉化、動能的轉化以及熱能的轉化等。通常電廠在生產作業中，為了實現生產目標，會把汽輪機與其他設備一起組合使用，包括泵和鍋爐以及發電機設備等。也正是汽輪機與多種設備的組合應用，增加了汽輪機的能耗損耗損失。總的來說，電廠汽輪機能耗損失嚴重問題的產生，主要受到以下幾個因素的影響。

2.1 汽輪機蒸汽壓力以及溫度

汽輪機的蒸汽壓力以及溫度會給汽輪機的節能效果帶來一定影響，當蒸汽流量全面提升時，蒸汽的壓力將會逐漸下降，通過探討蒸汽壓力以及蒸汽溫度之間的關系總結出，運行機組在運行過程中，如果出現材料供給問題，那么將會導致汽輪機的主蒸汽壓力與蒸汽溫度全面降低，從而出現能源消耗、浪費等問題。

2.2 汽輪機出力的系數和空氣冷凝器

汽輪機設備出力消耗系數關系著汽輪機組是否可以正常連續運行[1]。夏季是我國電力用電的最高峰，為了保障經濟社會的穩定以及電力的正常使用，發電廠的各種汽輪發電機組件必需要根據夏季峰值的溫度變化情況進行合理電力調配。發電廠要高度重視對空氣冷凝器的技術改造和日常維護檢修，使發電廠的經濟效益和工作效率大幅提高，實現節能節碳減排。

2.3 汽輪機漏汽損失

當前，電力市場執行現貨交易規則，大部分汽輪機組頻繁參與深度調峰，隨著汽輪機運行工況的惡劣或機組運行年限長，汽輪機漏汽損失如級間、汽封漏汽量不斷增加。具體表現為汽輪機各級抽汽壓力不達設計值，而各級抽汽溫度頻繁超溫（一般超溫10 ℃以上），汽輪機級間漏汽的增加使汽輪機各級做功能力下降，同時，抽汽參數的降低使加熱給水的加熱器溫升不足，給水溫度下降，運行能耗大幅增加。另外，汽封間隙的增加使軸封漏汽量增大，也使汽輪機整體熱效率呈下降趨勢。

3 降低汽輪機能耗問題的措施

3.1 科學高效控制汽輪機的給水溫度

當汽輪機的給水溫度變得很低時，此時就需要加入大量的燃料，使汽輪機的給水溫度提升，而燃料追加勢必導致電廠的煤炭消耗量大于計劃用量，讓汽輪機在運行過程中的能耗升高，最終導致節能降耗的效果較差，還有對于能源浪費嚴重的現象。由于汽輪機在長時間的運行過程中，會燃燒大量的煤炭燃料以及排出廢氣廢渣，而此時汽輪機內部的鍋爐排氣系統中，相應的就會跟隨廢氣排出一些燃燒產生的熱量，如此一來汽輪機的實際功率也就達不到設計的要求，同時也會嚴重影響鍋爐的運用效率以及工作質量。而針對這種不利的情況，進行汽輪機操作的后勤維護人員，應遵守規范的維護方法原則，對汽輪機內部加熱器進行溫度控制與技術干預，從而保證汽輪機內部的給水溫度真正達標，要讓溫度與水位達到符合汽輪機正常穩定運行的技術標準，避免出現溫度太低的情況，還要提高水溫的實際上升速度，從而降低煤炭的實際消耗量。如果發現任何運行過程中的異常，此時就應當立即停止運行，并進行相應的技術維修或對于該部位的零件進行更換，從而讓水溫可以達到汽輪機的運用標準以及穩定性，此時汽輪機的水蒸氣在水箱內還可以開展正常的熱量交換，而一旦高加筒體的氣密封出現泄漏問題，直接就會導致溫度不達標。要想解決這個問題，就需要及時控制氣缸的啟動以及停止，只有這樣，水箱內的水位才能保持在一個比較穩定的運行狀態。

3.2 管理凝汽機器

凝汽機器的管理工作主要分為兩個方面：清理冷卻面及控制熱負荷。由于凝汽機器的冷凝管會隨著使用時間推移而逐漸出現表面污垢，其污垢會對機器的正常運作造成一定影響，所以為了延長機器使用壽命，使機器在整個使用期間內都能較為順利地運行，應該定期清理凝汽機器的冷卻面。清理凝汽機器冷卻面的常見做法主要有干洗和酸洗混合兩種，可以按照冷凝管的實際情況來選擇合適的清洗方式。在進行清洗之前，要先觀察冷卻面的污染情況，然后通過和專業數據的對比來確定該冷卻面是否需要清洗[2]。具體而言當冷卻面清潔程度和數據之間差距過大則說明該冷卻面應該被清洗。通常情況下可以采取干洗的方式來清洗冷卻面[3]。當冷卻面污垢已經形成較長時間，采取干洗方式并不能有效去除污垢時則需要采取酸洗方式。在控制熱負荷方面，需要采取合適手段來降低機器內熱負荷，從而使機器工作效率能夠有效提高。通常采用的方法是在凝汽器喉部安裝霧化噴頭。

3.3 汽輪機運行初、終端的優化

合理控制汽輪機運行初、終參數是汽輪機經濟運行的重要舉措，如主汽壓力、溫度超過允許值時，汽輪機不許運行，但初參數降低時，汽輪機的可用熱降減少，耗汽量增加，機組經濟性降低，尤其是當前汽輪機為降低閥門節流損失多采用順序閥運行的模式，這就要求汽輪機提高蒸汽初參數和降低終參數，確保機組內效率明顯提高[4]。以某廠300 MW 汽輪機為例，經優化運行后，不但可確保汽輪機調節級運行安全，可保證各不同負荷工況點下汽輪機熱耗降低14.47～20.17 kJ/kWh。另外汽輪機冷端參數的優化同樣可以增加機組可用熱降，300 MW 空冷機組的排汽壓力每降低1 kPa，同工況下發電機增發功率0.7 MW，遇高溫環境下排汽壓力急劇升高，經過系統改造，采取空冷列投入噴淋冷卻水，有限降低排汽壓力3～4 kPa，極大地提高了空冷機組高溫環境運行的經濟性。值得注意的是，汽輪機的排氣壓力并不是越低越好，一味地降低排汽壓力會使末極葉片容易遭到水蝕，背離節能降耗的初衷。

3.4 汽輪機的高效化檢修

汽輪機作為發電廠的核心設備，如果運用了先進的科學技術，會有效提高發電廠的電力輸出效率。在監控真空度工序中，運用高科技的真空感應器裝置在汽輪機內部腔體上，同時，在遠程端連接報警系統，通過顯示器即可實時掌握腔體的真空參數，當真空度不符合生產標準時，就會引發報警器報警，有效提高檢修效率。隨著先進的科學技術的普及，發電廠故障信息可以通過傳感裝置或者探測器等技術手段獲取并將相關數據參數傳輸到大數據平臺系統，管理者或者技術人員可通過顯示器了解設備運行的各類信息，并可以智能化地篩選數據并分析。這種電子日志包括維修記錄，檢修前后的狀態對比，檢修時間、人員、更換部件情況等，這些數據便于后續檢修人員了解汽輪機的歷史檢修情況，對設備運行情況有深入的掌握，快速找到問題關鍵點，提高故障排查效率和檢修水平。同時，根據測評報告，可以判斷汽輪機當前運行的可靠性和安全性。

3.5 科學地進行汽輪機啟停控制

科學合理地對汽輪機進行啟停控制，能夠有效減少能源消耗。①在汽輪機啟動前需要結合汽輪機實際狀態和參數，制定合格的啟動參數和啟動節點，另外，可對汽輪機進行預熱改造，增設暖缸系統，如某廠汽輪機建設一套汽輪機暖缸裝置，在汽輪機冷態啟動時，提前投入該系統對汽輪機各部進行預熱，將汽輪機轉子加熱至脆性轉變溫度以上，可有效縮短沖轉暖機時間約1h，有效降低機組啟動能耗。②在啟動過程中進行輔助設備運行優化，當前，多數電廠設置汽動給水泵，機組啟動時，利用輔助汽源進行全程汽泵啟動，并根據實時主汽參數控制汽泵轉速，有效減少電泵啟動帶來的能耗浪費，同時，凝結水泵、輔機冷卻水泵等重要輔助設備均可在適當的節點投入，針對空冷運行機組負壓系統比較龐大，容易使汽輪機在啟動過程中因水質不合格而無法回收并接帶負荷，可在機組停運時，采取負壓抽濕和加藥保養的方法，改善機組啟動時水質，縮短啟動時間。

4 結語

電廠汽輪機的運轉和很多方面的內容有關，需要從實際情況出發來做好電廠汽輪機的優化，使其更具有節能降耗的效果。企業需要明確節能降耗的意義，從可持續發展的角度著手來解決現存的能源消耗問題。比如要控制給水溫度，讓凝汽器可以持續處在非真空狀態的正常運行中。要完善汽輪機控制模式，做好調控工作，完善自動化系統的搭建，加大資金投入等，通過一系列的措施來讓節能降耗能真正投入實際使用并發揮出對應的價值。企業要能夠從實際情況出發，來培養更多專業人才，壯大人才隊伍，讓企業有更好的發展目標。