火电厂热动系统节能优化思路与举措

李雨朋

（霍煤鸿骏铝电有限责任公司电力分公司， 内蒙古 霍林郭勒 029200）

引言

热动系统是火电厂运行的关键系统，各电力企业还需要加强对热动系统的节能优化工作，在保障火电厂生产质量的基础上，减少对资源的损耗，从而给该电力企业带来良好的经济效益和生态效益。为了充分满足我国节能减排政策的相关要求，火电厂能够通过技术革新以及科学管理等多种模式，促使火电厂的热动系统节能性能得到进一步的提升，借此达到节能减排的目的。

1 火电厂热动系统节能优化的必要性

火电厂发电是我国目前主要的发电方式，但是我国火电厂工艺系统的系统结构在世界范围内还处于二三流的水平，较之于西方发达国家，我国的火电厂生产技术水平还存在非常大的差异性。此外部分环保水平以及环保意识比较落后的火电厂对于周边环境、群众的生命健康也会造成严重的影响。通过对热动系统进行节能优化改造，能够促使煤炭得到有效的燃烧利用，对煤炭燃烧后产生的尾气进行有效的回收和利用，借此缓解火电厂在生产过程中对于大气、土地以及周围生态系统所造成的污染。

2 火电厂节能优化措施

2.1 汽轮机通流部分改造技术

采用先进的汽轮机三维流场设计技术，结合四维精确设计，对汽轮机通流部分及汽封系统进行优化，从而提高缸效率，降低机组热耗率。由于当时设计、制造水平等因素限制，国内300～600 MW机组其性能指标比目前国外同类型机组供电煤耗高出20～30 g/kWh。针对这些机组采用现代汽轮机设计和制造先进技术，对汽机通流进行改造，改造主要包含几点内容[1]：第一，高中压缸以及低压缸通流整体设计优化。第二，高压缸调节级，采用子午面收缩静叶栅；压力级隔板静叶，采用新型优化高效静叶叶型。第三，中、低压缸隔板静叶，全部采用弯扭静叶片。第四，采用新型动叶叶型，改善速度分布，减少动叶损失。第五，增加各级动叶顶部汽封齿数，减少漏汽损失。第六，提高末级叶片的抗水蚀能力。第七，提高末级根部反动度，改善末级气动性能等。

2.2 汽轮机汽封改造技术

在传统的设计汽机汽封结构中，还存在有结构不合理、间隙过大等问题，对于汽轮机的运行效率也造成了比较大的影响，这也就需要对现有的汽轮机汽封技术进行改造优化，以提升机组的运行效率。

1）在对投运汽轮机汽封设计问题进行解决时，需要结合叶片叶顶汽封、高中压缸汽封环结构和变形、磨损情况，对结果技术对比分析，采用弹性可调汽封、蜂窝式汽封等技术对汽机汽封进行改造，以提高汽机热效率。

2）对于弹性可调汽封技术，例如布莱登汽封，其特点是采用合理的弹簧设计、可靠的材料特性以及良好的加工工艺，解决了传统汽封存在的机组开、停机过程中转子过临界时振动过大而造成汽封碰摩等问题。

3）蜂窝汽封的技术特点是在于将传统汽封低齿车削，由蜂窝状汽封取代。与传统汽封相比，由于齿数量相对增加很多，从而密封效果大大提高。在电力行业，蜂窝汽封主要安装在汽轮机低压缸的末级叶片的顶部密封上，不仅可以提高效率，而且用蜂窝的网孔可以吸附水滴，从而有效除湿、保护叶片。

一般通过汽封改造，高压缸效率可提高1%～3%，中压缸效率可提高1%～2%。例如某电厂300 MW机组，采用改造技术投资节能技改资金约500万元，年节约标煤1.2万t。

2.3 锅炉空预器柔性接触式密封改造技术

在早期生产的回转式空预器之中，一般选用较大间隙的硬密封，漏风量多是在8%～16%这一范围内。柔性接触式密封改造技术采用的是迷宫密封原理，能够对运动部件以及静止部件的间隙起到良好的覆盖效果。此外在这一新型密封结构中还有着良好的弹性跟柔性，并能够结合不同负荷密封间隙改变的情况进行变形量的控制，借此来获得全方位的密封效果。将空预器在各个方向的漏风降到最低，能够很好地保障其密封效果，而且全新的密封结构还有着非常高的灵活性，在各种结构上的回转式空预器中也能够获得良好的应用效果。柔性接触式密封系统主要选用的是工厂化生产模式，单个密封元件均是在车间进行组装，能够降低原有转子平行度以及椭圆度等，还能够对现场安装的工艺程序起到一定的简化效果，具备有工期短、效果好的应用优势[2]。

一般改造后运行一年内漏风率≤6%；一个大修期（5 a）内漏风率≤8%。某厂空预器进行柔性接触式密封改造后，漏风情况得到较大的改善，漏风率由改造前的12%降低到改造后的5.5%，节能效果明显。

2.4 0号高压加热器改造技术

在汽轮机现有的补汽阀后导汽管上进行三通的设置，这样在机组负荷运行状态下，高压缸第5级后的蒸汽还会顺着三通到设置的0号高加内，加热给水。经过计算之后，发现当机组负荷超过了40%，可以将给水温度控制在290℃以上。0号高加的投入会促使机组负荷运行时的给水温度得到进一步的提升，就回热角度进行分析，能够让汽轮机热耗得到大幅度降低；但对锅炉而言，排烟温度的升高将导致锅炉热效率下降。二者影响大体相当。如果同时配置低温省煤器，则节能效果会比较明显。0号高加的投入可导致锅炉省煤器出口（即脱硝设备进口）烟温相应升高，使脱硝设备一直在最佳的工况下运行，提高脱硝效率。通常按平均负荷考虑，0号高加改造与低温省煤器搭配使用，可以使机组的煤耗降低约1 g/kWh。

2.5 增加高加外置蒸冷器改造技术

在省煤器入口增设一个蒸汽冷却器，用三段抽汽先加热进入省煤器入口的高压给水，然后蒸汽再进入3号高加继续加热给水，最终提高进入锅炉的给水温度，提高机组热效率。通过改造，汽机热耗可减少约15 J/kWh，单台机组标煤耗能减少约0.5 g/kWh，初投资增加不到200万元，回收期不到1.5 a。

2.6 一次风冷却器节能回热系统改造技术

一次风冷却器采用凝结水作为冷却介质，加热后的热水回注到除氧器，从而可以排挤部分汽轮机的加热抽汽量，从而在燃煤量不变的情况下，机组多发电，降低机组的供电煤耗。国内首次提出通过加装换热器来调节磨煤机入口风温，避免或减少了冷、热风的直接掺混这种熵增过程，达到节能降耗的目的。对应不同的煤种及运行情况，其节能潜力在1.2～2.0 g/kWh。

3 结语

近年来我国的资源紧缺问题以及生态环境恶化问题变得越来越严重，促使人们的生态意识也得以提升。电力企业作为我国社会稳定发展的重要保障，还存在有运行能耗过大的问题，对于我国的环境也会造成非常大的破坏。这也就要求各电力企业能够加强对火电厂热动系统的节能改造工作，不断提升其能源利用效率，这样才能够帮助该电力企业获得良好的经济效益和生态效益，为该企业的持续稳定发展奠定良好的基础。