简论汽轮机节能技术应用及优化措施

武勇，关志成

（内蒙古自治区北方联合电力达拉特发电厂，内蒙古 鄂尔多斯 014300）

自从美国科学家爱迪生于1879 年发明了世界上第一盏实用的白炽灯泡开始，各地电厂迅速发展起来。人类社会进入了电器化时代，电力能源是人类日常生活中不可或缺的重要能源。在一般的热电厂中，汽轮机是其重要的机械设备，汽轮机通过燃烧能源物质产生的蒸汽为动力，将其转化为电能。但是，汽轮机在产生电能的过程中会造成能源损耗和环境污染等问题，已经成为社会发展中急需解决的问题。

1 电厂汽轮机结构组成及其工作原理

一般火力发电厂中使用的汽轮机也称蒸汽透平发动机，是一种旋转式蒸汽动力装置，高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上，使装有叶片排的转子旋转，同时对外做功，具有单机功率大、效率高、寿命长等优点。汽轮机的本体结构分为固定部分和转动部分两大类。其中，固定部分包括气缸、滑销系统、隔板、喷嘴、汽封、轴承等一些固定零部件；转动部分主要包括主轴、叶轮、叶片、拉筋、围带等紧固件。汽轮机的工作原理是将蒸汽热能转化为机械功的外燃回转式机械，将来自锅炉的蒸汽进入汽轮机后，依次经过一系列环形配置的喷嘴和动叶，将蒸汽的热能转化为汽轮机转子旋转的机械能。蒸汽在汽轮机中，以不同方式进行能量转换，便构成了不同工作原理的汽轮机。同时，汽轮机除了本体结构外，还包括蒸汽系统设备、凝结水系统设备、给水系统等其他辅助设备装置，共同组建成为电厂的发电单元。

2 电厂汽轮机节能技术的应用

2.1 汽轮机在运行过程中的能耗因素

汽轮机作为电厂发电的主要机械设备，往往消耗大量的能源物质才能产生所需要的电力能源，其能量的转化效率较低，这主要受制于汽轮机技术方面的原因。目前，国内的汽轮机的技术与世界先进水平还存在着一定差距，汽轮机的技术革新进展较为缓慢，这直接导致了国内电厂使用的汽轮机运行效率低下，能耗居高不下；汽轮机运行负荷不受重视，导致汽轮机运行参数不足，进而增加能源的消耗；汽轮机在运行过程中，真空泵也是制约能耗的元素之一，当真空泵的温度过高时，造成冷凝器的真空度增加，热力循环系统的工作效率降低，能耗进而随之增加；最后，是汽轮机在启动过程中的影响因素，主要表现在工作人员主要关注汽轮机启动的快速性，而忽视了启动的温度因素，致使设备未在温度要求范围内下的强行启动，容易造成一些问题。

2.2 汽轮机节能技术的实施

针对上述的原因，可以从以下几点进行汽轮机节能技术的实施。首先，加强汽轮机技术工艺的改进。电厂工作人员要增加对汽轮机技术工作的关注力度，对常规的机械设备进行优化和改进的同时，还应该重视汽轮机的辅助设备的改良，适当地投入一定的人力和物力进行设备升级改造，例如，循环水泵，抽气设备等，减少不必要的资源浪费；其次，依据生产需求，适当地调整汽轮机的运行负荷。合理地调整汽轮机的运行负荷，不仅关系到生产安全问题，还关系到节能降耗的问题。汽轮机在长时间的运行过程中，自身的运行功率和状态会发生改变，定期进行设备的运行情况检查，调整汽轮机运行负荷，可以保证汽轮机的整体运行质量；第三，加强高压加热设备的维护。设备维护人员需要加强高压加热设备的巡检力度，定期开展专项的设备维护检修活动，例如加热器钢管是否存在跑、冒、滴、漏的现象；加热器水室隔板是否完全密封等。同时，对于高压加热器的电路也要引起重视。在高压加热器长时间工作的过程中，存在电路老化的现象，极易造成电路短路的问题，进而影响整体热交换效率，造成能耗上升；第四，调整汽轮机的开启方式。汽轮机是在规定了标准气体温度下才能开始工作。汽轮机开启的过程中会伴随由热能的损失，一般为了减少暖机时间，可以通过高开低走的方式降低主汽门蒸汽压力，开启真空破坏门，降低冷凝器真空度，以达到缩短开启时间、降低能耗的目标。第五，注意汽轮机停机环节的节能技术。汽轮机在工作过程中，依据生产要求，需要进行停机环节。一般停机环节包括两个参数即滑参数和定参数。滑参数下的停机可以充分利用锅炉余热，加速相邻部件的冷却作用，可以避免汽轮机汽缸温度差异过大，对叶片起到清洗作用，停机后，汽缸温度相对低一些，能够及时进行检修。因此，滑参数停机成为节能降耗的首选方式。

3 电厂汽轮机优化改造措施

为了确保机安全生产，维系设备长期稳定的工作状态，就必须对汽轮机及其辅助设备不断地进行优化改造，进而全面提升汽轮机运行的有效性和节能减排的实用性。

3.1 加热系统技术改造

热力发电厂是依靠燃烧煤等来加热给水，进而产生蒸汽带动汽轮机工作，在加热水的过程中，会有一部分热量损失，同时给水的温度过低时也会增加燃料的消耗量，这就要求对给水的温度进行控制和改造。一般可以通过调整高压加热器的投入率进行控制。汽轮机在正常的开关过程中，是严格按照标准规范进行操作的，及时地增加或减少高压加热器。汽轮机维护工人需要及时维护设备状态，避免不必要的能量消耗。同时，还要保持高压加热器水位的稳定性，及时清理管道内的积垢，增加热量的传热效率。加强高压加热器的维护工作，定期检查加热器冷却水等设备的气密性，避免由于泄漏造成高压给水无法通过冷却水管，导致给水温度过低而出现能源损失。

3.2 凝结器系统改造

汽轮机在工作时，依靠蒸汽做工，蒸汽压随之降低，降压的过程。一般来说，压力降得越低，蒸汽做的功就越多。这就需要凝气器内的压力保持最佳的真空状态，从而保证汽轮机做功的效率。可以对凝汽器真空气密性进行测试，一旦凝汽器的真空度不合格时，及时进行维护、堵漏等。再者，要定期维护抽气设备，保证抽气器工作水箱水温的恒定、水位正常等。最后，要严格控制循环水的水质质量，避免凝汽器管道内产生积垢，影响热传导的效率。定期对胶球清洗系统进行检查，确保运转情况和工作效率。

3.3 汽轮机开关优化调整

在汽轮机工作过程中的开启与关闭环节进行合理的优化与调整，可以达到节能减排的效果、降低成本的作用。汽轮机在开启过程中，是严格按照标准规定执行的，保证各项操作在规定的时间内完成，减少汽轮机设备不必要的运行时间，缩短机组启动时间，进而降低成本；汽轮机在关闭的过程中，同样具有操作节点，及时地停止循环泵，凝水泵等高耗能设备，可以开启小冷却水泵的方式完成对主机润滑冷却的效果，提前实现循环水泵节能的目的。

3.4 汽轮机调节系统的优化改造

以透平油为工作介质，利用机械液压方式作为传统汽轮机配备的调节功能系统，进行汽轮机的载荷与转速的调节。在改造优化过程中，可以引入数字化的技术，采用数字电液调节系统，保证调节系统的灵活性，可以进行数据的采集，显示结果直观等特点。同时，数字化的调节系统具备报警、保护、超速控制、制图输出等功能，便于汽轮机的时时监控，有效地提高机组的运行控制能力。

4 结语

通过对汽轮机节能技术的应用以及优化改造等方面的分析与探索工作，揭示了汽轮机在火力发电厂中具有的重要作用和地位。在响应国家节能减排的号召下，积极探索设备的优化升级，加强维护与监管力度，可以有效地提升汽轮机运行功率，实现节能降耗，起到积极的目的，为我国电力事业发展贡献力量。