火电厂汽轮机的优化运行方法研究

甘志伍

四川广安发电有限责任公司 四川 广安 638000

1 引言

目前我国社会的用电负荷在不断增多,人们的日常生产和生活对电能的依赖程度也在随之增加,同时也增加了目前火电厂的生产压力。针对目前全球资源危机的现状,我国在对火电厂提出较高发电量要求的同时,也提出了较高的发电质量和能源利用效率、环保等要求,满足我国可持续发展的战略要求。因此就需要针对目前火电厂中具有较高能耗的汽轮机部分进行优化运行方法的研究,通过优化汽轮机的设备和系统来实现高效运行以及节能环保的目的。

2 火电厂汽轮机工作原理

汽轮机不仅在火电厂中起到核心作用,也是火电厂中的高耗能设备类型。目前我国的火电厂中比较常用的汽轮机类型就是旋转时汽轮机,其主要的工作原理就是火电厂中对锅炉对燃料燃烧并且通过燃烧产生的热能将水变为带有热量的水蒸汽之后,经过汽轮机的环形配置的喷嘴和动叶之后,可以推动汽轮机转动,实现上述热能向动能的转换。通常来说,按照汽轮机内部机械构造的不同主要将其分为单级汽轮机以及多级汽轮机等类型。以其中的多级汽轮机为例,按照不同的热能向机械能转换的形式还可以分为速度级汽轮机、冲动级汽轮机以及反动级汽轮机等类型。其中的速度级汽轮机的原理就是对其内部的两列动叶进行利用,实现分级利用喷嘴位置的蒸汽膨胀动能的汽轮机类型。而冲动级汽轮机则主要是对膨胀位置的蒸汽进行利用来产生膨胀速度,使之对喷嘴流道截面积进行减小,起到对蒸汽流速进行加快的作用,此种类型的蒸汽机就是冲动级汽轮机。最后针对反动式汽轮机来说,主要是通过加快蒸汽在动叶和静叶流道中速度的汽轮机类型。通常来说,上述汽轮机中具有较高热能利用效率的汽轮机就是速度级汽轮机。

3 火力发电厂汽轮机运行现状分析

在汽轮机内部设计、制作以及安装等过程中需要进行严格控制来提高能量转换效率,实现节能的目的。但是仅仅控制以上环节还不够,这主要是由于汽轮机运行中还会由于运行状态中的诸多问题而降低汽轮机的运行经济性能。一是表现在汽轮机运行中在额定指标参数下具有最佳的运行状态,但是运行中出现运行指标过高的现象,就会导致较大安全隐患的出现,表现出会出现回热加热器、散热损失、给水部分旁路漏流等问题。二是在上述运行中出现回热加热器故障时,主要表现在没有关闭旁路门而造成的泄漏问题,这就会造成加热器进水走旁路而降低其机组的热经济性。此外还会出现加热器的上端差增加的问题,这就会导致加热器内部出水温度的降低以及成本及抽汽量的减少,还会增加高一级的抽汽量。或者是导致出现加热器的下端差增加的现象,导致上述温度和抽汽量的增加和高一级抽汽量的减少。出现上述问题的主要原因就是水泵给水温度与正常给水温度之间存在较大的差距,而此现象会降低内部水源在循环过程中的水温,也就会导致热循环效率的降低。三是加热器旁路泄漏的问题。在此问题不严重也就是泄漏量比较小时,通常不会影响整个热循环。否则就会对整个汽轮机的经济运行造成干扰。此外,在应用疏水泵来开展汽轮机内部加热器换水工作的同时,其出现故障会造成抽水的水分进入凝水器内部的现象,这就会对整个汽轮机的运行造成影响,甚至出现停机的问题。

4 火力发电厂汽轮机运行优化方法

4.1 给水泵的优化 针对采用定速给水泵的火电厂汽轮机来说,主要的调节方式就是使用锅炉给水阀门来实现,虽然具有较为简便的调节方式,但是容易导致较大经济损失的出现,此问题也通常在汽轮机组处于较低运行负荷的状态下发生。因此就需要通过变速给水泵来进行替换,通过此种给水泵的使用,在汽轮机组处于低负荷运行状态时,可以不需要对给水调节阀进行操作,二是通过对电源频率以及给水泵转速的调节来满足低负荷运行的要求,同时也实现节能效果的提升,满足给水泵运行效率提高以及成本节约的优化目的。

4.2 回热加热器的优化 针对上述回热加热器中的问题,可以通过对回热加热器的优化来对各级抽汽质量进行优化,实现汽轮机运行效率的提升。首先的优化措施就是,由于抽汽返回汽轮机的做功与气压成正比,这就可以通过对不同级别不同类型抽汽情况的优化来实现抽汽做功功率和汽轮机运行效率的提升。然后就是控制好加热器上下两端差以及抽汽压损的变化方向,提高回热加热器的运行经济性,确保汽轮机的正常以及高效运行。

4.3 轴封系统的优化 针对汽轮机中的轴封系统优化,一是经过优化之后要起到对外部空气的干扰进行完全隔绝的作用,确保其与蒸汽系统的完美结合。主要是通过轴端轴封也就是汽轮机轴封的方式来确保轴封系统的密封性,减少蒸汽泄漏的同时,也避免高能位工作介质与低能位工作介质的混淆。此外还要做好对轴封系统的检查和管理工作,及时出现轴封系统中的故障以及损坏问题。同时还要通过轴封系统优化先进技术的应用来提升其密封性和安全性,实现汽轮机运行效率和节能减排效果的提升。

4.4 凝汽器真空抽汽系统的优化 确保凝汽器真空抽汽系统的高质量运行对于汽轮机的运行效率提高具有重要作用,因此为了保证凝汽器真空抽汽系统的安全稳定运行,就需要做好对此系统中设备的检查和故障排除工作。同时还要优化此系统的运行进程来减少故障概率,避免出现真空泵超载的问题,避免对机组正常运行造成损坏。此外,还要保证设备内部始终处于真空状态,防止漏气问题的发生,同时也实现机组运行效率以及汽轮机热力循环效率的提升。

5 结语

正是由于火电厂汽轮机的运行状态直接决定整个发电机组以及火电厂的整体运行状态,为了满足目前火电厂运行的节能减排的要求,针对汽轮机运行中存在的问题,除了要做好汽轮机设计、制作和安装中的质量控制,还要重点针对其运行中的给水泵、回热加热器、油封系统以及凝汽器真空抽汽系统等进行运行优化,实现其运行效率的提高以及能耗的降低,提高火电厂的整体运行效率,促进火电厂的可持续发展。