锅炉汽轮机节能及运行管理初探

吴传善

（中外合资合肥第二发电厂，安徽 合肥 230000）

1 锅炉汽轮机引发的环境问题

锅炉热效率偏低。实践生产中的锅炉汽轮机以小容量为主，这类锅炉汽轮机难以开展完全燃烧，损失较多的热量，难以实现最佳工况下的设备运行。而大容量的锅炉汽轮机大都处于低负荷状态，能源损耗问题严重。

排烟温度偏高。燃料燃烧是锅炉汽轮机的运行基础，目前，锅炉汽轮机的燃烧为层燃状态，属于不完全燃烧，排烟温度可达300～350 ℃，排烟的成分包括一氧化氮、二氧化碳及二氧化硫，会对环境造成较大污染。

控制系统不足。锅炉汽轮机的控制系统不够完善，操作人员难以掌握设备运行的实时参数，使锅炉汽轮机长期处于非最佳工况运行状态，不仅浪费电能与热能，还会对设备内部部件造成损伤，缩短锅炉汽轮机的使用寿命。

2 锅炉汽轮机的节能技术措施

2.1 改进锅炉汽轮机设备

2.1.1 锅炉汽轮机的结构改进

针对锅炉设备，制造企业可以从锅炉炉拱结构入手，通过尺寸和形状的改进，扩大锅炉的内部空间，避免锅炉出现配风不合理或者漏煤等问题，加大运行能耗。同时，锅炉结构中保温岩棉材料的应用，可以增强锅炉的保温性能，减少热量损失。

针对汽轮机设备，制造企业可以从高压缸或者低压缸入手，改进其构造，实现节能的目标。在高压缸改进中，制造企业需降低高压缸的运行阻力，提升高压缸的运行效率，以此降低能耗。对于动叶型汽轮机，制造企业可整体固定动叶片，增强其动力强度，并加大隔板气轴间的缝隙；对于静叶型汽轮机，制造企业可去除静叶片中的加强筋，降低汽轮机的运行阻力。在低压缸改进中，制造企业需要延长其工作时长，避免低压缸出现运行疲劳问题。以200 MW机组的低压缸为例，制造企业在生产中提高根茎的参数数值，并加固动叶片。在低压缸投入运行后，抗疲劳性能和耐腐蚀性能有较大提升，可减少能耗。

2.1.2 锅炉汽轮机的运行方式改进

在结构改造的同时，运行方式的改进也能够实现节能减排的目的。针对锅炉设备，制造企业可通过锅炉进风和出风方式的改进、烟气余热的利用和分层燃烧技术的引进，保障锅炉的完全燃烧，实现锅炉燃料的最大化利用，降低能耗。同时，制造企业可在锅炉中应用变频技术，控制锅炉运行中的煤量与风量，减少煤炭的使用量。

循环水泵。企业可通过机组负荷的控制，加大该设备的运行效率，减少能源损耗。大量生产实践表明，在同样的压力条件下，循环水量的提升，可以加大机组的作用力，增加能源损耗。因此，企业需要调节机组负荷，将机组的作用力控制在标准范围内，确保机组出力增加值和循环水泵增加值间的差值最大，将机组的能源损耗降到最低。

加热器。水位和温度联系密切，在端差处于最低值时，加热器的水位为最佳工况水位，热量损失最低。企业需在加热器中安装温度传感器和温度调控装置，传感器可以实时采集加热器不同部位的温度，获得加热器的端差。结合PLC控制系统，调节加热器的温度，将端差控制在最低值，实现降低能源损耗的目标。

抽气设备。该设备负责汽轮机真空工况的创造，运行效率与液体温度、环境温度与压力相关。夏季温度偏高时，抽气设备的工作效率偏低，能源损耗较大。因此，企业需注重抽气设备液体温度和环境温度的控制，利用低温冷却水降低工作液的温度，利用空调系统降低环境温度[1]。

2.2 引进多元化节能技术

在锅炉汽轮机应用中，设备制造和使用中的节能技术引进，可以优化设备的运行工况，实现节能减排。在设备制造领域，制造企业可引进多齿蜂窝状汽封技术 （见图1），增强锅炉汽轮机的流通性能，降低部件运行阻力，提升设备运行效率。潍坊特钢集团在12 MW汽轮机中，应用多齿蜂窝状汽封技术，将其额定进气压力控制在3.14 MPa、额定排气压力控制在0.007 3 MPa。结合生产数据，节能技术在潍坊特钢集团的应用，可使企业生产能源节约近9 428吨标准煤，二氧化碳的年排放量减少24 701 t，约节约成本528 万元。在设备使用中，工业企业可引进干冰清洗技术及工业锅炉水处理技术。前者利用干冰的低温收缩功能，清除锅炉汽轮机中的煤垢与油垢；后者利用低温废热产生的能量，带动设备运行，减少电能损耗。

图1 多齿蜂窝状汽封示意图

3 锅炉汽轮机的运行管理建议

企业需要通过锅炉汽轮机的运行管理，使其长期保持最佳工况，提升设备运行效率，降低设备能耗，实现节能减排的目标。

3.1 加强锅炉汽轮机参数的控制

基于锅炉汽轮机的能耗影响因素，企业需要加强汽轮机给水温度的控制，定期开展加热器的检修，确保加热器中的高加钢管等部件在密封性方面，符合锅炉汽轮机的运行需求，保障设备的高效换热与传热。一旦检修中发现高加钢管存在泄漏点，立即采取修补措施，严重时可更换全新的钢管，避免能源损耗不断扩大。为了避免水垢沉积过多，影响高加钢管换热效果，检修人员需采用化学清洗或喷射清洗方式，清洁高加钢管。其中，喷射清洗是指通过矿物质、钢砂或铁丝段等磨料，对高加钢管内部进行全面清洁，将管内存在的氧化物及杂物清理干净[2]。

同时，企业需要确保凝结器始终处于真空状态，使锅炉汽轮机保持较高的工作功率，减少锅炉汽轮机运行的耗煤量。首先，运维人员需定期开展凝结器的检修工作，每月进行一次真空严密性试验，确保凝结器的真空状态与最佳工况要求相符；然后，运维人员需定期检测循环水的水质，并做好凝结器内部器件的清洁工作，避免凝结器内部管道积聚水垢，降低设备的换热效果，加大能源损耗。

3.2 加强锅炉汽轮机的日常管理

企业需安排专业人员负责锅炉汽轮机的启动和停止操作，避免锅炉汽轮机出现紧急停机状态，对设备造成破坏。

锅炉汽轮机的启动过程为逐渐加热过程，在操作人员点火操作完成后，需要较长时间完成机组并网，并网过程将会消耗较多能源。因此，启动人员需要在保障汽轮机安全运行的基础上，减少启动时长，从而减少电能及热能的损耗。首先打开旁压，将汽轮机的压力控制在4 MPa左右，再手动开启真空破门，将汽轮机的真空控制在-60～-50 kPa左右；然后加大蒸汽量，增加汽轮机启动的速度，减少启动过程的能耗。

锅炉汽轮机的停机时，停机人员需采用滑参数停机方式，降低汽轮机与锅炉的温度，为锅炉余热利用提供条件，实现节能减排的目标。同时，企业需利用停机机会，开展设备的部件检修及大修。在部件检修中，对凝汽器进行灌水查漏，及时发现真空系统存在的漏点，确保锅炉汽轮机在规范的真空状态运行；在设备大修中，优化机组轴封装置、隔板和叶片等部件，轴封装置的优化通过器件更换来实现；隔板与叶片的优化由喷砂除垢来实现。

另外，企业需将阀门内漏管理纳入日常管理工作，在锅炉汽轮机投入运行之前，检测疏水阀门的密封性，必要时可阀门更换为可靠性更强的高压阀门，避免疏水阀门出现内漏问题，减少锅炉汽轮机系统热量的损失，降低锅炉汽轮机运行所需的煤量。

3.3 制定完善的运行管理制度

在锅炉汽轮机运行管理中，完善的管理制度能够约束工作人员的行为，使锅炉汽轮机保持最佳工况运行。企业需要根据锅炉汽轮机的运行状况，结合岗位需求，制定责任到人制，将锅炉汽轮机的运行责任、环保责任落实到具体工作人员，并对工作人员进行培训，使其掌握锅炉汽轮机的参数控制与日常管理要点，确保锅炉汽轮机长期处于最佳工况。以某火电厂为例，在运行管理制度中，明确锅炉汽轮机的运行参数要求、运行管理要点、运维管理要点等内容，将相应工作岗位的管理责任落实于工作人员，提升工作人员的责任意识，保障锅炉汽轮机的稳定可持续运行[3]。

该火电厂组建了汽轮机监测小组，组长负责锅炉汽轮机监督管理的协调调度；副组长负责督促监督工作；监督人员听从组长及副组长指挥，开展汽轮机监测工作。制度规定的监测内容如下：振动监测、叶片监测、负荷监测、阀门监测等。以振动监测为例，针对锅炉汽轮机出现的突发性强烈振动，一旦振动数值过大，超过紧急停机标准，需立即采取紧急停机处理，查找振动来源，处理振动故障后方可启动锅炉汽轮机；针对数值逐渐加大，但并未超过紧急停机标准的异常振动，监督人员需全面检查锅炉汽轮机的真空状态、工作液温度、膨胀及膨差、润滑油温度等参数，将异常参数调整到标准范围，恢复锅炉汽轮机组的正常运行。同时，监督人员需将上述工作内容汇报给上级领导，为领导进行振动故障预防决策提供资料参考。

4 结语

综上所述，锅炉汽轮机的节能及运行管理，是降低锅炉汽轮机能耗、 控制环境污染的关键。 通过本文的分析可知，制造企业需要改进锅炉汽轮机的器件，应用企业需要引进多元化节能技术，并加强锅炉汽轮机的参数控制及日常管理，制定完善的运行管理制度，保障锅炉汽轮机的低能耗运行。