汽机热力系统运行优化

郑旭豪

摘要：汽机的工作环境较为特殊，所以对热力系统本身的能效也有着严格的要求。为了保证汽机热力系统的热能利用率有所提高，需要对影响汽机热力系统能效的因素有所了解，并根据一定的优化原则对系统的运行进行优化。本文对汽机热力系统运行优化问题进行的研究，对于促进燃煤火电行业的发展具有一定的意义。

关键词：汽机 热力系统 优化措施

引言

我国目前使用的汽轮机组仍以煤炭为主要能源，不仅能源消耗居高不下，而且污染物的排放量大，机组能效有限，这与当下的社会需求不符。产生这种情况的主要原因是我国目前使用的汽轮机组中有相当一部分过于老旧，热力系统运行故障频发，令原本就不高的机组性能更难以发挥。因此，就需要对汽机的热力系统进行优化。

一、汽机热力系统的运行优化

1、优化改进汽机本体

（1）冷却蒸汽管的优化改进

汽机的高中压缸之间存在冷却蒸汽管， 但前人的试验已经证实， 该管段没有实际作用， 反而会导致不必要的能量损失，较新出厂的汽轮机组已经取消了该构件，但旧式的汽轮机组中该构件依然存在。因此，有必要在优化改进时取消该蒸汽管，降低工质能量损失，这样一来不仅提高能效，而且对上下缸的运行温差有很明显的改善作用。

（2）放汽管的优化改进

在1号和2号两个高压导汽管之间存在放汽管，但是由于这两个高压导汽管的距离非常近，所以内部并不会积聚其太多的蒸汽，即使主汽门关闭，高压缸调节级的后面也安有疏水阀，可以将这少量蒸汽及时排除出去。因此，该放汽管同样可以取消，以抑制阀门内漏，降低蒸汽损失。

（3）汽封间隙的优化改进

调节级动叶的叶根和叶顶存在汽封间隙，在传统的机组里，该汽封间隙为2. 5毫米左右，为了进一步令调节级的效率得到提升，该间隙可缩短为1. 2毫米。不过汽封间隙减小，动静摩擦的发生几率有增高的可能，但实测可知该改进措施未对机组的正常运作产生危害，所以可以实行。

（4）阻汽片间隙的优化改进

高压缸的内外缸夹层部位安有挡汽环，此处镶嵌有径向的阻汽片，为了优化汽机，该阻汽片的间隙需要严格控制。具体来说应控制在4毫米，上下波动区间不得超过0.5毫米， 这样才能控制夹层部位的蒸汽流动。

2、机组能效的优化

在进行汽机热力系统机组的能效优化时，可以通过删减设备疏水管和缩小汽封间隙和阻汽间隙进行优化改进。首先，在汽机的多个高压导汽管之间存在着一定数量的疏水管。但是， 由于系统高压导汽管距离较近， 内部几乎不会聚集大量蒸汽。而即使存有少量的蒸汽，也可以通过高压缸调节级后面的疏水阀排出。因此，可以进行这些疏水管的取消，以便进行蒸汽损失的降低。其次，为了避免机组设备发生动静摩擦，一些机组设备的气封间隙可达 2. 5 毫米。但就实际情况而言，在机组可以正常运行的条件下，该间隙可缩小至 1. 2毫米，从而进行机组工作效率的提升。此外，在进行汽机热力系统优化时，应该进行阻汽片间隙夹层部位的蒸汽流动的控制。而想要达成这一目标，则需要严格进行阻汽片间隙的控制。

3、优化改进疏水系统

（1）蒸汽管上疏水设备的优化改进

蒸汽管可以分为主热蒸汽管和再热蒸汽管， 二者均存在疏水阀、疏水管等疏水设备， 其中主蒸汽管母管部位的疏水管可以取消，高压主蒸汽管门前部位的疏水则可以合并，再热蒸汽管、高压导管、中压导管等处的疏水设备也可以分别合并。这种合并行为旨在减少疏水阀的阀门数量，降低阀门内漏引发的热能损失。不过需要注意的是，因为疏水点和疏水阀门减少了，所以汽机的防进水要求也提高了，所以该种改造需要额外增添防进水措施。

（2）高压缸上排气设备的优化改进

汽轮机组启动中压缸时，需要用到安装在高压缸上的排气通风阀，但中压缸的启动功能是一个无效功能。因此，可以直接取消该通风阀，还可以尽量保留高压蒸汽。

（3）整体疏水管道的优化改进

为了令工质热能的利用更充分，可以优化布置整体的疏水管道。具体来说：首先，直接排给凝汽器的高能级疏水可以先引导到低能级管段，以实现再利用；其次，多余、无效的疏水管要全部取消，低效的疏水管则可以考虑合并；第三，适当增加手动隔离阀的数量，降低气动疏水阀泄漏引起的损失。

（4）自动疏水器的应用

备用管道、暖管的疏水如果通过自动疏水器来实现，可以获得更高的控制程度，优化热力系统能效。自动疏水器可以在积水高度达到固定标准时，自行开始排水，尤其是在轴封、小机、辅汽这些系统中， 自动疏水器和周围环境基本能保持温度一致， 基本没有工质泄漏，抑制了蒸汽损失。因此，这些系统的疏水装置尽量选用自动疏水器是一种简单、有效的优化措施。

4、轴封系统能效优化

进行机组热力系统的轴封系统的能效优化，也可以进行汽机热力系统的运行优化。 一方面，布莱登气封具有间隙小、漏气量低和磨损程度低的特点。所以，可以将汽机的高压排汽平衡盘处、高壓缸前等位置的汽缸和轴封改造成布莱登气封，以便进行系统能效的提升。另一方面，可以增加轴封加热器的面积，以便使其承受更多压力，继而提升系统热能利用率。

5、辅助蒸汽系统能效优化

在进行汽机热力系统的运行优化时， 可以通过优化辅助蒸汽系统进行系统能效的提升。 一方面，可以取消疏水扩容器，并将疏水引入凝汽器，以便提高系统热能利用率。另一方面，可以以自动疏水器代替疏水阀。而这样一来，不仅可以保证辅助蒸汽系统的热备用状态，还能够减少排入凝汽器的蒸汽量，从而进行系统热能利用率的提升。再者，也可以通过增加蒸汽冷却器和疏水冷却器进行系统运行的优化。

6、加大对汽机的检验力度

通过加大对火电厂汽机检验力度的方式，能够使工作人员及时发现在火电厂运行过程当中所存在的各种问题，以便能够做出正确的应对。当然，在对汽机进行检验时，要求检验员随时对汽机运行期间的温度变化情况进行记录与观察，若出现温度异常升高的现象，则提示汽机可能出现故障。此时，首先需要对轴承室进行检查，然后再逐项检查其他环节与部件，查找故障。同时，在汽机检验过程中，还需要重点查看汽机室内油位是否处于额定范围内，若实际油位<额定油位，则需要及时进行补充，以确保汽机运行的稳定、安全。

7、加强汽机热力测定

在针对火电厂汽机热力进行测算的过程当中可以通过热力实验的方式得到相应的结果，基于对实验结果的分析，使火电厂汽机运行效率能够得到一定的提高。也只有准确分析实验结果，才能够了解控制火电厂汽机运行效率的主要因素，从而及时针对火电厂汽机进行升级改造。在热力实验过程中，分析的重点应当是机组工作效率，热力系统内部热循环效率等。在热力实验中，需要多次进行测定，并通过计算平均值的方式，使分析结果能够更加的准确。

结语

作为火力发电厂的核心组成部分，汽机热力系统的热能利用率对发电厂的整个效率有着重要的影响。但就目前来看，一些汽机热力系统的能效显然不高，以至于对机组效率影响很大。而对汽机热力系统的运行进行优化，是提升汽机效率的有效途径。因此，基于这种认识，本文对汽机热力系统的运行优化问题进行了研究，以便为关注这一话题的人们提供参考。

参考文献

[1]薛永和. 浅析火电厂汽机运行过程中的问题及应对措施[J]. 黑龙江科技信息，2014，30：34.

[2]刘钊. 云南复杂煤质对火电厂生产运行的影响研究[D].昆明理工大学，2014.

[3]易汝杨. 高效超超临界燃煤发电机组热力系统的（火用）与泛（火用）分析[D].中南大学，2014.

[4]王丹凤. 火电厂能源管理系统设计[D].华北电力大学，2014.

[5]赵豹. 600MW级火电厂热力系统优化与（火用）分析[D].河北工业大学，2014.