发电厂汽轮机运行效率优化

臧锐锋

摘 要：在能源需求越来越紧张的时代环境下，如何通过对现有的发电厂汽轮机运行方式改造和升级来提高效率，已是一个非常迫切的任务。本文通过对现有汽轮机运行方式的研究，来提出新型优化的运行方式，并积极试验验证，来达到满足能源需求的需求。

关键词：火力发电厂；汽轮机；优化运行

中图分类号：F407文献标识码： A

一、火力发电厂汽轮机的概述

1.1 汽轮机工作原理

汽轮机盘车装置的工作原理十分复杂,简单地说就是通过电机带动链条的转动,然后通过各个齿轮的配合传力运动将动力传到汽轮机大轴盘车,从而带动齿轮转动。目前,汽轮机盘车装置可以分为自动投入和手动投入两种模式,自动投入的工作原理可以简单地理解为利用助油泵产生一定的油压,从而开启相应的油泵使出油的压力达到一定的数值后产生一个启动信号,当该信号输入到盘车控制台之后就会使电磁阀带点打开,形成动力以克服盘车弹簧的阻力,直到各齿轮咬合到一起,从而带动大轴盘车齿轮一起转动;而手动投入相对来说比较简单,一开始的原理差不多,利用助油泵产生油压后,使相应信号传入到盘车控制室,然后手搬动拐臂杠杆使曲柄杠杆旋转一定的角度后时各齿轮咬合从而带动大轴车盘齿轮转动。当汽轮机处于工作状态时,汽轮机大轴盘车齿轮受到气体压强的值大于盘车本身运行时产生的扭力时,盘车大轴齿轮与其他齿轮就是产生一个相反的力,从而是其他齿轮从大轴盘车齿轮中退出,就咬合分离,各齿轮和连杆等在此达到平衡。

1.1.1 级的工作原理。一般的把汽轮机的级可分为三种，分别是速度级、冲动级和反动级。这种分类方法是根据蒸汽的能量值在汽轮机级内转换为机械功的方式来确定的。所谓速度级，也就是分几次利用蒸汽在喷嘴中膨胀后的动能，通常情况下是有两列动叶。冲动级是指蒸汽在喷嘴中膨胀，随着喷嘴流道截面积的逐渐变小，蒸汽在其中的速度逐渐加快。和冲动级比起来，反动级是蒸汽在动叶和静叶的流道中都发生膨胀。由于存在反动度而使得蒸汽在动叶的流道中加快，同时，它的流动性能也有所提高。从理论上来说，在同样的条件下，可以认为双列速度级做功能力等同于6～8个反动级或3～4个冲动级。其中在不建议采用多级汽轮机时，最理想的策略方案是在蒸汽的等熵焓降大于一般的冲动级或反动级所能有效利用的限度时采用一个速度级。

1.1.2 多级汽轮机原理。为了有效利用较大的等熵焓降，而单级汽轮机所能有效利用的等熵焓降并不是很大，因而应当采用多级汽轮机。和单级汽轮机相比，多级汽轮机的特点是：①在汽轮机工作的过程中，上一级的余速损失在特定的条件下可以在下一级中得到利用；②各级等熵焓降之和大于整个汽轮机的等熵焓降H0，且两者之间的比值大于1。

从多级汽轮机的这两个特点可以看出，多级汽轮机总的内效率大于各级平均内效率。

1.2 汽轮机的结构

汽轮机的结构组成包括静止部分和转动部分，也就是静子和转子。静子部分包括汽缸、进汽部分、隔板和静叶栅、汽缸、汽封及轴承等。转子部分包括叶轮、主轴、联轴器和动叶片等。

二、火力发电厂汽轮机运行现状及优化

1.火力发电厂汽轮机运行现状

汽轮机组的设计、制造和安装各个环节都能有效的改善汽轮机组的经济性能，优化运行效率。汽轮机组的实际的运行情况很大程度的影响着机组的经济运行，当正常运行时各个数据指标都是在额定的范围之内时，对于汽轮机组的经济型只会产生小的影响，但是当运行指标突然超过额定的参数时，就将会对汽轮机组产生运行安全威胁。

原有系统的回热加热器对于火电机组的端差、散热损失和给水部分旁路的正常运行都不能有效的满足要求。回热加热器系统的各个部分都会参与到火电机组的运行当中，但是当回热加热器出现问题的时候，就会出现各种事故。另外加热器的旁路门关闭不严导致出现泄露，这会造成加热器的进水走旁路，这种情况会很大的影响火电机组的正常运行，影响机组热经济性能的降低。原有的系统如果加热器上端差增大，那么将会导致出水的温度降低，从而导致本级的抽汽量锐减，高一级的加热器抽汽量就会增加。相反下端差增大，则会导致本级抽汽量增加，低一级加热器的抽汽量减少。而且，加热器切除后。来自给水泵的水的温度远远的低于正常的给水温度范围，导致循环的平均吸热温度大幅度的降低，循环效率降低。另外，当加热器的旁路有泄漏的现象发生时，泄露量也大，经济性能就降低得越多，同时大旁路的泄露比小旁路的泄露所造成影响要大。再者，当加热器的疏水的切换方式采用疏水泵时，如果没有疏水备用泵，当疏水泵发生故障，那么疏水就将会自动的流到比较低的加热器，同样、疏水泵发生故障时会使疏水直接的排入到凝汽器，以上所述的各种故障都将会降低机组的正常运行。

2.火力发电厂汽轮机运行优化

（1）回热加热器的优化。回热加热器火电机组的正常运行有着重要作用，新型的系统较之原有系统有着更高的效率。优化的汽轮机的各级抽汽存在能级的差别。这种情况下，只要抽汽的压力越高那么改级抽汽返回汽轮机时做的功就会越多。能力就越强，能级也就会越高。汽轮机的回热系统可以增强抽汽在汽油机内的做功效率。其影响主要表现在加热器的上端差、下端差和抽汽压损的变化上。新型的优化系统能够是汽轮机更加优化的运行，因为其拥有一个端差的尽可能的接近设计值的合理的运行范围。

（2）给水泵的优化。电动给水泵原有的运行方式是定速给水泵方式，定速给水泵的运行依靠的是锅炉给水阀门的调节，这种调节方式的缺点就是当机组运行于低负荷时，阀门的节流损失比较的大。而优化的变速给水泵的特点就是依靠变动转速、平移泵的特性曲线来实现的，这种给水泵相对于定速给水泵来说有着非常明显的优势，其优点在于不用给水调节阀改变积水流量，特别是在低负荷运行时，其节能的效果非常的显著，同时这种方式可以有效的改善气动泵组的运行经济性。

（3）凝汽器真空抽气系统的优化。凝汽器真空抽气系统是火电机组的重要组成部分，凝汽器真空抽气系统对火电机组正常的运行有着重要的影响。原有的抽气系统设备故障几率比较的大，同时当真空系统漏气量比较的大时，会在一定程度上出现水环真空泵过载的现象，使机组遭到破坏。通过使凝结器内部保持真空的状态的优化方法来有效的提高机组的经济运行性能。优化的系统由于具有提高电厂热力循环效率等各种特点，因此也受到了比较广泛的应用。

三、火力发电厂的汽轮机的发展趋势

随着汽轮机的出现和推广运用，不仅有效地促进了电力行业的进步，也对为未来的电力行业发展指引了方向。对于大型汽轮机组的研发，也是汽轮机今后发展的一个关键目标，而研发更长的末级叶片是推动大型汽轮机发展的一个重要因素。其中，对提高热效率的研究是汽轮机发展的另一方向目标，也就是运用二次再热和更高蒸汽参数，研制调峰机组推广供热汽轮机的应用，是其发展的必然趋势。除此之外，采取新的理论，运用新技术来提高汽轮机的性能，在未来汽轮机设计、制造和运用的过程中，这也是其研究的一个关键方向。

总之，由于我国对能源需求极大，如何高效的利用能源发电已经是我们电力行业领域必须解决的迫切问题。目前我国火力发电成本相对浪费，必须对现有的汽轮机发电方式进行优化研究，使之能够满足国家的能源战略和环境要求。电厂要想方设法的提高汽轮机机组的利用率以及经济性，通过优化火电机组的运行以及对辅机节约能源方面进行相应的改造，扎扎实实做好节能增效工作。

结束语

在能源需求越来越紧张的时代环境下，如何通过对现有的发电厂汽轮机运行方式改造和升级来提高效率，已是一个非常迫切的任务。

参考文献：

［1］于达仁,刘占生.汽轮机配汽设计的改进.海尔滨.动力工程.2010（9）.

［2］李强,刘金福.汽轮机配汽设计改进技术.海尔滨工业大学.2008.

［3］裴东升,韦红旗.汽轮机组配汽方式的推荐.南京东南大学.汽轮机技术.第 50卷.第六期.

［4］康松,杨建明,胥建群.中国电力出版社.汽轮机原理.2005.