火电厂汽轮机的优化运行策略探讨

新疆生产建设兵团兴新职业技术学院 咸凤萍 他国山

火电厂汽轮机的优化运行策略探讨

新疆生产建设兵团兴新职业技术学院 咸凤萍 他国山

火电厂承担着发电的重要任务，实现火电厂正常运行的有许多设备，汽轮机就是其中之一。对于汽轮机开展优化，可以起到节能减排、提高运行经济性的效果，在能源短缺、环境急需改善的今天，很有必要。本文主要探讨了火电厂汽轮机运行存在的问题，并提出了优化的方法。

火电厂；汽轮机；优化

引言

随着人们的用电需求不断提高，火电厂的重要性越发凸显。支持火电厂发电的设备很关键，结构复杂，技术含量很高，因此需要高度重视火电厂设备的优化，确保其可以正常运行。火电厂汽轮机是重要设备，主要是将水蒸气的热能转化为机械能。按照汽轮机的不同工作原理，也会有不同的分类。本文主要探讨汽轮机的运行优化方法。

一、汽轮机发展概述

1882年，瑞典工程师制造出第一台单级冲动式汽轮机。两年后，英国工程师设计出第一台单级反动式汽轮机，从而真正推动了汽轮机在世界范围内的应用。目前，世界各国都在研究大容量、高配置汽轮机，这类汽轮机可以有效降低单位功率和成本，使运行更加经济，便捷，有效降低热损耗率，节省燃料。大容量汽轮机的应用可以促进经济发展，方便发电，满足人们日益增长的用电需求。汽轮机主要是以蒸汽为动力，带动热能转化为机械能的大型旋转设备，在火力发电厂中广泛应用。[1]大大提高了汽轮机的单机功率和发电效率，使用寿命长。与往复式蒸汽机相比，汽轮机中的蒸汽流动速度很快，而且连续，流量较大，因此发出的功率相对较高。功率大的汽轮机会有更高的蒸汽压力与温度，热效率相对更高。从19世纪发展至今，汽轮机的安全性和可靠性都得到了大幅度提高，而且一代更比一代耐用，具有良好的经济实用性。

二、火电厂汽轮机的工作原理

火电厂汽轮机是旋转式动力设备，与锅炉配合，将其所传递的蒸汽热能转化为机械能，实现火电厂发电。如果说锅炉是火电厂的基础设备，那么汽轮机就是重要的能量转换设备，按照其不同形式的能量转化和结构，可分为单级汽轮机和多级汽轮机。根据蒸汽能量与机械能的转换值还可以将汽轮机分为三种：速度级汽轮机，冲动级汽轮机及反动级汽轮机。[2]速度级汽轮机的工作原理是根据蒸气在喷嘴处膨胀的动能情况，采用两列动叶分批次使用。冲动级汽轮机是指通过蒸汽在喷嘴处膨胀的速度减少喷嘴流道截面积，加快蒸汽的流动。反动级汽轮机是蒸汽在动叶和静叶的流道中膨胀，加快蒸汽流动。为了提高汽轮机的性能，实现稳定运行，需要从做功角度去考虑不同级的汽轮机的做功能力，这样才能让选择合适级别的汽轮机，达到节能减排的效果。

为了充分实现对熵焓降的有效利用，一般不会采用单级汽轮机，而是采用多级汽轮机。多级汽轮机具有明显的节能效果，这是因为能量在上一级虽然有所消耗，但是余下的能量可以在下一级中充分利用，从而减少能源浪费，达到节能目的。[3]在汽轮机运行的过程中，各级等熵焓降之各大于整个汽轮机的等熵焓降，这样就可以实现运行效率的提升。

三、火电厂汽轮机运行现状

目前，火电厂汽轮机的地位非常重要，而且运行时可以有很高的效率，经济实用。各大火电厂都采用汽轮机完成能量的转化，满足人们的用电需求。科学合理的汽轮机组设计，能够使汽轮机的运行状况更上一层楼，然而，在实际运行的过程中，还是会存在一些问题，影响汽轮机的正常运行。

首先，汽轮机组运行时需要注意各项指标是否符合要求，如果不符合要求，或者某一指标高于额定参数，就会使汽轮机存在很大的安全隐患，这种安全隐患会影响汽轮机的正常运行，还会造成各种问题，如回热加热器、散热和给水部分旁路漏。加热器一旦有问题，就可能会产生各种事故。旁路门不够严密，就可能会造成泄露，影响机组的热效率。

第二，如果加热器的上端差增大时，出水的温度随之下降，这就意味着高一级的抽气总量上升，本级下降。反之，会出现相反的效果，本级抽气总量上升，高一级的随之下降。如果加热器不再工作，那么正常给水温度和水泵给水温度不同，这样就会降低热循环效率。关于加热器旁路泄漏，如果泄露量比较大，所以可以提高其经济性。可提前预备好疏水泵和备用疏水泵对加热器的输水进行切换，防止疏水因泵的故障而进入凝汽器里，因此，会准备另一个备用疏水泵，最大程度减少故障的发生率，维持汽轮机的正常稳定运行[4]。

四、火电厂汽轮机运行优化

1.回热加热器的优化

对回热加热器进行优化，可以提高运行效率，优化各级的抽气质量。目前，一些火电厂采用新型回热加热器实现了汽轮机组运行优化。针对不同级别的抽气情况，随着压力的提高，抽气返回汽轮机时做的功与其成正相关。对回热加热器的优化，主要就是增强抽气做功功率，在加热器的上端差、下端差和抽汽压损的变化方面均有所体现。优化后的回热加热器使得整个汽轮机的运行更加稳定，经济性更加突出。

2.给水泵的优化

给水泵的优化主要是针对原有定速给水泵方式而言。原有的运行动力主要是锅炉给水阀门的调节，虽然比较方便，但却容易造成较大的损失，尤其是在汽轮机组低负荷运行的时候。变速给水泵是对原有给水泵的优化，主要动力是变动转速，依靠平移泵的动力。变速给水泵比定速给水泵具有更加明显的节能效果，即使是面临低负荷运行，也无需给水调节阀，这样就会大大避免水流损失。提高气动泵组运行效率，降低成本。给水泵如果没有进行优化就可能会降低运行的经济性和实用性。有些火电厂采用的是未进行优化的电动液力耦合式给水泵，不过，却对其中的凝结泵进行了优化，将凝结泵、机组和变频设备重新组合，并做好备用措施，一旦发生泵故障，就可以采用备用泵，从而减少不必要的损失。在这种情况下，汽轮机可以正常运行，成本也可以有效降低。总之，给水泵优化很有必要。

3.凝汽器真空抽气系统的优化

对凝汽器真空抽气系统进行优化，主要是因为其对于火电厂的正常运行与发电具有十分重要的影响。为了不影响火电机组的运行，必须要高度重视凝汽器真空抽气系统设备是否存在故障。未曾优化的设备往往故障率较高，尤其是在真空系统漏气量很大的情况下，可能会存在真空泵超载，从而破坏机组正常运行。将凝汽器真空抽气系统进行优化，使设备内部保持真空状态，不漏气，就可以提高机组正常运行的概率，而且可以提高热力循环效率。

4.轴封系统的优化

对轴封系统进行优化，主要是提高其隔绝外界空气的能力，实现与蒸汽的完美融合。轴端汽封又叫汽轮机轴封，在其作用下可以有效减少蒸汽泄漏和化学补水量，防止高能位的工作介质与低能位混淆。轴封系统十分重要，而且容易损坏，一旦发生问题，就会产生漏气，因此，需要对其进行优化。目前，轴封系统优化技术得到了进一步提升，大大提高了汽轮机的密封性和安全性，实现机组热效率的提升，真正起到节能减排的效果。

五、结束语

火电厂作为重要的发电渠道，在发电行业中位置很重要。由于火电厂需要消耗大量的燃料，在能源短缺的今天，必须要采取有效措施，减少能源短缺对火电厂工作造成的影响。一方面要高效利用能源，另一方面要提高设备运行效率，这样才能更好地节省能源。汽轮机是火电厂重要的设备之一，对其进行优化，提高运行效率，就可以较好地达到上述目的。

[1]刘建庆 杨占军．火电厂汽轮机运行初压优化方法研究与应用[J]．中国石油和化工标准与质量,2016,36(21)：53-55[2017-09-12]．

[2]贾海龙．火电厂汽轮机的优化运行策略探讨[J]．技术与市场,2016,23(08)：43-44[2017-09-12]．

[3]李雨熙．火电厂汽轮机运行初压优化方法及应用[J]．南方农机,2016,．47(01)：85+872017-09-12]．

[4]王学文,冯金刚．浅析火电厂汽轮机运行及优化[J]．科技创新导报,2014,11(16)：74[2017-09-12]．

The optimal operation strategy of steam turbine is discussed

The thermal power plant is responsible for the important task of generating electricity, and it is one of the many equipment to realize the normal operation of the thermal power plant.To optimize the steam turbine, it can save energy and reduce emission and improve the efficiency of running economy.It is necessary to improve the energy shortage and the environment.This paper mainly discusses the existing problems of steam turbine operation and puts forward the optimization method.

Thermal power plant；Steam turbine；Optimize

咸凤萍（1989—），女，甘肃人，大学本科，学士，研究方向：热能动力。

他国山（1990—），男，甘肃人，大学本科，学士，研究方向：热能动力。