发电厂汽轮机运行节能降耗策略研究探讨

陆福

（华能海南发电股份有限公司东方电厂，海南 东方572600）

1 引言

在节能减排，可持续发展的大环境下，如何改进汽轮机组实现节能减排是每个发电厂都面临的问题，这既是机遇，同样也是挑战，在电力市场竞争越来越激烈的今天，高效发电已经成为困扰发电厂的一个难题，所以对汽轮机组进行改进已经成为一个刻不容缓的课题，谁在这一点上领先一步，谁就可能占有更大的市场。

2 发电厂汽轮机的概述及工作原理

汽轮机是一种借助蒸汽热能做工的机械，其是利用冲动作用和反应作用的原理。将来自锅炉的具有一定温度、压力的蒸汽经主汽阀和调节汽阀进入汽轮机内，依次经过一系列环形安装的喷嘴栅和动叶栅而膨胀做功，将其热能转换成推动汽轮机转子旋转的机械能，通过联轴器驱动发电机发电。膨胀做功后的蒸汽由汽轮机排汽部分排出，排汽至凝汽器凝结成水，再送至加热器、经给水送往锅炉加热成蒸汽，如此循环，也就是蒸汽的热能在喷嘴栅中首先转变为动能，然后在动叶栅中再使这部分动能转变为机械能。

3 发电厂汽轮机能耗原因

3.1 汽压和温度

发电机的电能，转化原理就是蒸汽在汽轮机的动叶中膨胀，产生推动汽轮机带动发电机高速旋转的动能，汽轮机做功能力的大小取决于进入汽轮机的蒸汽焓和进入凝汽器的排汽焓的差值。一般来说，机组的排汽压力和温度决定了排汽焓的大小；而汽轮机的进汽压力和进汽温度越高，进汽焓越高，则汽轮机带着发电机的做功（转化为电能）越多，发电量越多。而与之相对的进汽温度和压力低则会使蒸汽焓降减小，单位发电量的汽耗增加，影响汽轮机工作效率。进汽温度低甚至还会致使蒸汽机后面几级叶片发生水蚀，缩短机组的使用寿命。

3.2 凝汽器冷凝系统结垢或者循环水不足

凝汽器在生产过程中主要的工作部分是冷凝管，而循环水的水质不高会使汽轮机组在工作的过程中沉积一层厚厚的污垢，这会减少冷凝管内部的流通面积，导致冷凝管的冷却效果下降，汽轮机的排汽压力上升，排汽压力上升最终导致汽轮机效率下降。甚至当排汽压力达到一定的极限后，整个机组就需要被迫停机处理。本厂对于循环水采用的方法为一台机组两台循环泵，使用海水进行冷却。导致汽轮机组冷凝问题的原因有很多，如循环水中断或不足，海水水位变低，海水温度变高，海水的海藻、微生物多等[1]。

3.3 真空系统密封性不够

对于汽轮机来说，真空系统的密封性也是影响其工作效率的一大问题，真空下降会使蒸汽做功能力下降，蒸汽流量增加，致使叶片过负荷；真空下降，会令机组轴向推力增大，导致机组轴向位移增大，严重时候甚至会造成推力瓦过负荷，导致推力轴承温度升高甚至烧毁。真空下降不仅会增大能源的消耗，增加运行成本，也有可能会造成排汽缸等部件变形，进而影响到整个汽轮机组的安全。真空下降的原因有很多，如凝汽器冷却水较少或中断，凝汽器水室有空气积存，热水井水位升高淹没凝汽器抽气口，轴封系统、真空泵运行不正常，以及最关键的真空系统泄漏等。

4 解决方法

4.1 优化汽轮机运行汽温

假设汽轮机在进汽压力不变的情况下，进汽温度越高，汽轮机的进汽的焓值也就越大，汽轮机的工作效率也就越高。当然，进汽温度不可能无限度提高，过高的进汽温度会造成极大的安全隐患，甚至可能会损坏设备，所以进汽温度不能超过汽轮机设计所允许的最高温度。而在直流炉运行过程中，其主蒸汽温度控制往往是通过水煤比进行粗调、减温水进行；再热蒸汽的控制中往往采用烟气挡板控制。因此，机炉协调的好坏，减温水的自动调节特性、再热烟气挡板自动调节特性的好坏，直接影响了汽轮机的进汽温度，进而影响到汽轮机的工作效率。优化机炉间的协调，优化减温水调节曲线、烟气挡板调节曲线，正常运行中维持主、再热蒸汽额定参数运行，才能保证汽轮机组较高的工作效率。

4.2 定期清洗冷凝管

对于如何降低汽轮机的排汽压力，首先要定期清洗冷凝管，以减少其内污垢的堆积情况，以此来提高能量的交换速度，减少能量交换过程中不必要的消耗；其次保证循环水的供给和提高循环水的水质，循环水是影响汽轮机冷凝效果的重要原因，保证循环水的供应能在一定程度上保证汽轮机的工作效率。

4.3 凝汽器的真空状态

凝汽器的真空状态会影响排汽的效果，而如何才能确认凝汽器的真空状态？这就需要安排专业人员定期对凝汽器的各个部件的封闭性进行监测，保证各个部件的密封性都处于最佳状态，保证冷却水的供应不间断，确认凝汽器水室内部是否有空气积存，还要控制热水井水位不至太高，保证轴封系统、真空泵运行正常。这样才能避免凝汽器在工作状态中出现真空下降的情况，当然，如果在凝汽器工作过程中，真空状态出现了下降的情况，就需要马上进行处理，减少额外的能源消耗。