电厂汽轮机节能降耗的方法研究论述

唐先勇

摘 要：当前，火力发电厂运行能源消耗相对较高，与现代提倡的绿色环保理念并不相符，对其持续性发展造成了一定影响。为有效解决这一问题，电厂开始对内部能源消耗情况进行了控制，尤其对汽轮机能源消耗问题展开了深入研究。本文通过对汽轮机能耗控制可行性、改造要求、能耗问题以及节能降耗方式四部分内容的分析，探索出电厂汽轮机节能降耗方式方法，旨在降低汽轮机能源消耗，保证电厂持续性发展。

关键词：汽轮机；节能降耗；控制方式；经济效益

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）23-0152-03

火电厂有很多节能降耗的措施，如调整煤炭的燃烧率、调节汽轮机的运行工况、降低热损率等，其中节能降耗是效果最好的措施。对电厂实施节能处理，不仅可以降低电能生产能源消耗，保证企业经济效益，同时还能帮助企业在激烈的市场竞争中脱颖而出，能够切实提升企业综合实力。也正因如此，各电厂都加大了对内部设备能源消耗的控制力度，并开始着重对汽轮机能耗情况进行分析。通过长时间的研究发现，目前汽轮机节能措施实施还存在着一定的阻碍，但却有着较强的可行性，因此相关人员有必要对汽轮机设备能耗控制手段展开深度研究。

1 电厂汽轮机能耗控制可行性

作为电厂重要设备，汽轮机属于热能转变为电能的重要手段，其往往与发电机、凝汽器同时运行。在实际运行过程中，汽轮机可能会因为受到多方面因素的影响，而对节能降耗措施的实施与实现形成阻碍，总体而言，主要分为技术与经济两个层面。这就要求电厂不仅要对现行管理体系进行完善，同时还应从经济层面与技术层面入手，对汽轮机结构与运行进行合理优化，完成对设备能耗问题进行解决的目标。

虽然部分电厂更加热衷以“上大压小”的方式重新建设高参数、大容量火电机组，以避免现役汽轮机所出现的问题，但对原有汽轮机进行节能改造同样也可以达到相同的效果，也能够为电厂带来相应的经济效益。因此对电厂汽轮机实施能耗控制是较为可行的，可以在改造之后达到理想的能源转化效果，并可以切实对汽轮机可靠性与安全性进行强化。为保证汽轮机能耗控制效果，在对设备进行改造之前，相关人员首先需要按照电厂实际需求，对汽轮机相应改造要求进行明确。

2 汽轮机节能降耗改造要求

2.1 技术可行性

由于汽轮机是电厂电能生产系统的关键设备，所以在对其进行改造时，需要对其技术可行性进行保障。要确保设备改造合理性与科学性，要保证在实现节能降耗目标的同时，确保设备技术性可以达到相应水平。电厂技术人员要结合汽轮机性能试验，认真分析汽轮机的运行现状，明确汽轮机实际改造方案，必要时通过专家论证，对改造技术进行合理选择，以确保设备动能、电能以及热能转化效率，以实现高水平热效率。

2.2 经济适用性

由于对汽轮机进行改造的主要目的之一，就是为了对电能生产成本进行控制，提升电厂经济效益，所以设备改造也要符合经济适用性要求。改造方案不可一味追求最终的节能效果，要将经济效益作为改造基础，按照经济与节能并重的原则，对改造成本和改造后的节能收益进行预估与比照，从而按照改造结果对本次改造方案进行评估，如果收益没有超过改造投资，则证明改造价值并不高，可通过其他手段，实施设备节能。这样可以做出合理评估，能够实现最大限度保证汽轮机能耗价值。

3 汽轮机运行能耗问题

3.1 机组能耗方面

由于汽轮机并不是独立设备，需要与其他设备共同进行使用，才能达到最为理想的功能，像锅炉、发电机以及凝汽器等等。机组能耗高是汽轮机主要问题之一，造成这一问题的原因，主要包括五个方面：第一，汽轮机喷嘴室或外缸出现变形；第二，隔板汽封处或轴端汽封处出现漏汽问题；第三，低压缸中的出汽边出现腐蚀问题，致使气阀出现损伤状况；第四，在对汽轮机组进行调整过程中，出现凝汽器真空程度过高或冷却水温过高等问题；第五，机组运转方式有误，运行实际符合和设计符合出现差异等。

3.2 冷凝器与出力系数方面

汽轮机的出力系数与设备运行效果有着直接关联，所以这一部分内容也是设备改造的重点关注项目之一。按照国内电力系统现状而言，改造需要对电力峰值、耗电量变动以及电力负荷等内容进行明确，要结合电厂实际情况，对设备出力系数做出合理调整，以保证出力系数准确性。同时要明确冷凝器在能耗控制工作中的重要性，要对冷凝器经常出现的问题进行分析，并要做好相应防护措施，以降低溶氧量超标以及杂物堵塞等问题的出现。

3.3 冷却塔方面

通过多年工作经验笔者发现，冷却塔较为常见的问题主要以喷头堵塞或喷头和喷孔设计不相符为主，这时会直接造成冷却塔内水温持续上升，會对汽轮机排汽形成直接影响，导致排汽温度始终保持着不断上升的状态，会对冷却塔内部真空度造成影响，致使能耗程度不断加大。

4 汽轮机节能降耗方式方法

4.1 借鉴先进经验，落实责任机制

目前国内汽轮机改造仍然处于发展阶段，难免还存在着一定的问题与不足之处。针对这一现象，各电厂要从客观角度对内部汽轮机能耗情况进行剖析，并要对国内外先进经验进行借鉴，要按照扬长避短的原则，合理借助先进经验，对自身存在的问题进行优化。同时要对电厂现行管理体系进行完善，要将责任机制落实到实处，切实增强每位员工的能耗意识水平。要聘请专业人士对汽轮机节能方案进行评估，要从不可控与可控两方面角度入手，为节能降耗工作开展做好辅助。

4.2 合理控制汽轮机启停

通过分析可以发现，汽轮机在启动过程中，运行前期预热属于主要的能源消耗问题，这也是技术人员需要注意的问题，可以采用先开旁压的方式，确保设备压力始终保持在2.9MPa左右，之后再运用人工启动真空破坏门的方法，保证汽轮机真空数值可以持续保持在-55kPa以上。可以通过对蒸汽量进行增加的方法，对暖机速度进行提升，以实现对设备启动时间的压缩，确保膨胀差值可以得到有效管控。同时，由于汽轮机运行时，需要在对燃料效率进行提升的同时，对锅炉内部水循环进行保证，所以可以采用定-滑-定的步骤，让低负荷状态下锅炉内的水良好循环，还能提高燃料的燃烧效率，通过对液耦水泵转速的控制，可使机组的运行效率得到良好保持，确保机组即使处于负荷不稳定的状态中，也可以对一次性调频要求进行满足，保证压力损失程度可以降到最低，以保证能源价值可以得到最大化利用。endprint

4.3 合理控制给水温度

汽轮机的给水温度主要受锅炉燃料量的多少及燃料燃烧情况的影响，如果水温低于标准数值，锅炉单位煤耗量与用电量数值也会随之上升，这就会直接造成排烟损耗过大，不仅会损失大量热能源，同时能源转化效率也会出现差强人意的状况。特别是在机组开启与停止的过程中对汽轮机的给水温度必须严格控制。所以技术人员要对加媒速度与数量进行合理控制，要在机组开启与停止时，对锅炉内部水温进行合理管控，要确保水温可以始终保持在标准范围之内。

在汽轮机正常运行过程中，要增强运行人员的责任心，要尽量避免因操作不当而造成程序出现问题；要做好高压加热系统的运行维护工作，定期对高压加热系统管道进行清洗，及时排除管内杂物，切实提升供热效率，保证热能可以得到有效利用，确保加热器投入效率；要做好高压管道的防漏工作，定期检查高压加热器内的水位，以便为主要设备运行安全与供热做好铺垫。

在机组检修过程中，要做好供热环节的漏检工作，尤其要对水室密封性进行检查。若水室焊接密封性能没有达到相应水平，则汽轮机在进行蒸汽加压时，就很有可能会出现高压蒸气泄露的问题，热量在泄露之后会直接造成热能浪费，会使给水温度受到直接影响，进而造成机组启动时间过长。

4.4 合理控制汽轮机运行过程

为保证汽轮机运行过程合理性，在启动汽轮机时要以电厂汽轮机的启动曲线为基础，来选择适合本汽轮机的启动参数，要尽量缩短汽轮机的预热暖机时间。如果汽轮机实际预热时间高于预期时间，就会使汽轮机的并网时间延长，使汽轮机启动时的耗电量增多，使汽水中的热量出现损失，能源消耗程度也会随之增加，增加汽轮机的运行成本，并不利于设备运行与使用。为防止这一问题的发生，技术人员应对主汽压力进行保证，要在合适的条件中投入相关系统，或通过启动真空破坏门的方式，对凝汽器真空程度进行保证。通过这种方式，系统中的蒸汽数量会出现急剧增加的趋势，能够成功带动暖机运行，可以对膨胀差值进行保证，实现对并网时间的控制，进而获得预期节能降耗效果。如果在运行过程中出现负荷稳定住不足的情况时，则可以通过定-滑-定的模式，完成对设备的控制，以降低冷却问题发生几率，最大限度对热量进行运用与保存，确保全部参数都能够被控制在标准范围之中，防止机械事故的发生。此外对停机过程进行控制，也是节能降耗的重要手段之一，相关人员需要按照实际情况对停机时间进行选择，通常会以滑参数作为停机依据，这样不仅能够对余热进行合理利用，同时也可以将系统温度控制在有效范围内，能够达到理想的节能效果。

4.5 凝结器保持在最佳真空状态

凝汽器的安全运行与汽轮机组的运行安全性和稳定性有着直接关联，所以相关人员在对汽轮机进行改造过程中，也应对其凝汽器改造予以关注，要确保设备内部可以始终保持良好的真空状态，这样可以在对燃料能耗进行合理控制的同时，确实提升机组工作效率，以保证最终经济收益。

要想使汽轮机的运行状态达到最佳，必须要让凝结器保持在最佳真空状态。这样，一方面可把机组做功的能力提高，降低单位耗煤量，把机组的运行效率提高，另一方面还可延长机组的使用寿命。建议从以下几个方面做起：

（1）每月要至少进行两次试验汽轮机真空严密性的工作，以确保整个机组具有良好的真空密封性，并要定期对凝汽器基础进行检查，最大限度降低凝汽器泄漏问题发生概率。（2）定期检查维修射水泵，看其工作是否正常，水位是否达标，水温是否在规定的标准范围内，建议射水箱的水温控制在26℃以下。（3）监督好管线内循环水的水质，定期清理凝结器铜管，确保铜管内无水垢及微生物等，要通过定期检修的方式，对热量交换环节进行保障，以避免对机组工作效率造成影响。（4）要定期检查凝结水水位，确保水位正常，以使机组的冷却面积足够，确保机组运行的安全经济性。

4.6 实施汽轮机本体改造

由于技术以及经验方面的不足，国内部分电厂汽轮机组存在着一定的设计与操作问题，而这也是机组能耗过高的主要原因之一。虽然可以通过对基础性能进行调整的方式，对机组能耗情况进行控制，但这实际改进运行过程中，还是存在着一定的改造问题有待解决：第一，机组流通性较差且光滑度不足，很容易致使蒸汽在流通过程中出现能量损失的问题；第二，机组汽轮机叶片形式有待改良，如果继续使用直叶型叶片形状，会对叶片空气动能产生直接影响，并不利于节能降耗手段的开展；第三，汽轮机能耗分配有待提高，会对级间效率产生阻碍，导致大量蒸汽损耗，进而致使机组运行出现问题。

针对机组设计存在的问题，可以从以下方面考虑改造：

（1）采用三维设计技术，对叶片实施流道优化分析处理，要通过对弯扭叶形叶片形状进行设计的方式，结合数控工艺等多种先进性技术，提高叶片设计与制作精准度，保证叶片形状设计合理性，确保叶片气动性能与型线可以与设计需求保持一致。（2）在条件允许的情况下，拆除高压汽缸法兰螺栓加热设备，改为使用加厚窄法兰，这样不仅能够实现对结构的简化，同时也能够提高机组操作简便程度，可以使整体结构变为可调整式结构，能够切实提升机组运行灵活度。（3）对高中压汽封进行改造，主要包括调节级汽封、高中压平衡活塞汽封、高中压缸端汽封等部位，将单齿镶嵌式汽封改为多齿可退让汽封；同时合理调整汽轮机通流部分径向间隙，以减少漏汽量，进而减少热能损耗。（4）对热力系统进行了不同程度的完善改进，取消了部分冗余系统，对部分系统进行了合并和改造，使整个热力系统更趋完善可靠。（5）不对原有回热系统以及高压导汽管等设备位置进行变动，保持前轴承箱以及轴承座位置，并要保持前后轴承座与汽缸连接方式，以保证机组正常运行。

4.7 创新理念，优化体系

除了上述六项节能降耗方案之外，各电厂还应对自身管理理念以及管理体系进行优化，要在对原有管理理念进行客观性分析的基础上，对现行管理体系存在的问题进行完善。

（1）要加强对节能降耗管理工作的重视力度，让每一位电厂员工都要重视电厂的节能降耗，并全身心地投入到电厂的节能降耗工作中去。（2）要对各部门工作进行分配与协调，真正将节能降耗工作落实到实处，保证各项管理工作可以顺利开展，并对各项管理工作进行监督与考核。（3）要按照电厂自身特点，建立起与自身情况相符的节能管理模式，并构建节能评估体系，对汽轮机性能进行合理判断，以此为基础采取相应节能降耗措施，以保证最终管理工作落实质量。

5 结语

电厂的节能降耗工作是一项多途径的、艰巨长远的工作。通过本文对汽轮机节能降耗相关内容的论述，更加坚定了电厂对汽轮机实施节能手段的信心与决心，各电厂应加大对该项工作的重视力度，要按照自身汽轮机实际存在的能耗问题，制定出针对性较强的能源控制方案，通过汽轮机改造以及合理的运行方式，合理控制设备能源消耗状况，以便从源头起实现汽轮机能源节能，确保汽轮机可以朝向绿色化、节能化方向进行发展，从而为电厂持续性发展打下坚实基础。

参考文献

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