锅炉汽轮机节能及运行管理

廖 炬

（茂名石化热电分部动力一车间，广东茂名 525000）

0 引言

我国人均可利用资源相对较少，在当前经济发展中，更加强调节能生产。电厂锅炉汽轮机运行消耗的煤炭资源多，且大部分用来燃烧，产生大量的SO2排放，因此其运行中不仅能耗严重，且会对环境造成污染。在当前可持续发展战略下，要实现节能生产目标，需要加强节能产品建设，对锅炉汽轮机进行有效改进，减少运行消耗和污染，使其能够在新时期适应社会需求。

1 锅炉汽轮机能耗问题分析

1.1 气缸问题

汽轮机在运行中，气缸作为密闭的气室，将内部气体与外部空气隔绝，使蒸汽转化为机械能。其运行中，气缸内部会逐渐产生更高的蒸汽热能，在热传导下内缸温度可达到一定高温状态[1]。内缸与外缸存在空气夹层，其中的气流可以间接传输热量，特别是在启动汽轮机的时候，夹层的气流可以发挥预加热的作用，确保气缸内工作状态良好。

1.2 空缓凝汽器问题

影响汽轮机组缓凝器的因素，主要受天气原因影响的风和尘土，以及长期灰尘的堆积，会加大跳过管的热阻，对缓凝器传热功能产生影响。同时，设备如果处于负风压力区，风扇吸入的空气少，不利于其循环运行。

1.3 冷却塔问题

冷却塔方面主要是设计不合理，喷嘴之间不匹配，会加大其内部循环水温度，降低汽轮机排气温度、高真空度，而产生较大能源消耗。

1.4 系统排放污染问题

首先是SO2气体，锅炉汽轮机运行主要依靠燃烧煤炭来获得能量，相应的SO2排放量比较多，这种气体有毒害性，过度排放会恶化环境，影响人类和动植物健康。其次是CO2气体的排放，锅炉汽轮机会排放大量CO2，这种气体会加剧全球变暖，火电厂运行中使用的煤炭资源达到十几亿吨，排放的CO2气体量相当大，对环境危害严重[2]。此外，在锅炉汽轮机运行中，还会排放废烟气和废渣，废烟气中含有SO2气体，且排放废烟气时候汽轮机系统温度较高，会导致火电厂的热效率降低，且排放废烟气会排出一定的锅炉热量，造成热损失，加大能源浪费、污染环境。废渣的排放也会造成热量损失，加大了煤炭资源消耗，会降低电厂热效率，在恶性循环下不利于实现节能环保生产。

2 锅炉汽轮机节能降耗运行可行性

2.1 经济方面

在对锅炉汽轮机进行技术改造之前，需分析研究其投入与产出是否适宜，进行严格的成本收益计算，要兼顾节能效果与改造成本、节能收益。当前在国内外改造实践中，新式汽轮机采购成本要高于技术改造成本，而在改造现有汽轮机之后，可以有效降低其能耗，长期效果利于节省电厂运行成本，与其经济效益目标是相符的，在经济层面具有良好的可行性[3]。

2.2 技术层面

我国的汽轮机改造工作已探索、应用了几十年，经过多年的实践发展，改造技术已比较成熟，经过改造汽轮机的能源转化率、热效率得到有效提升，减少了运行能耗。此外节能技术改造，提升了汽轮机运行安全性、可靠性，具有技术可行性。

3 锅炉汽轮机节能及运行管理措施

3.1 维持凝汽器最佳真空

汽轮机运行中维持凝汽器最佳真空，既可以使机组的做功能力增强，又可以减少使用的燃料量，使机组的经济性获得提升[4]。具体可以采取以下措施来保持最佳真空：①保证机组具有良好的真空严密性，每月都要进行几次严密性试验，在大小修中灌水对凝汽器找漏；②维护好射水泵，减少射水池水位，如果检测到水温过高需要做好换水工作，射水池温度要保持在26 ℃以下；③加强对循环水质的监督，减少结构情况，可以采取胶球清洗方式增强铜管换热率；④保证凝结水水位正常，凝汽器水位过高的情况下会减少凝汽器空间，减少冷却面积、降低凝汽器真空。

3.2 提高汽轮机需要的水温

水温的变化会影响到汽轮机运行需要的燃料量，在其温度过低下会加大能源消耗和烟气排放，因此要依据规定做好水温控制，严格执行相关操作。日常操作中要保证汽轮机的操作，水管要及时清理避免堵塞，加热器也要保持水位正常，才可确保设备的运行安全性。加热器的铜管可能存在漏点，因此要定期检查，保证其密封性良好，及时解决漏点问题。

3.3 完善汽轮机热力系统

在汽轮机正常运行中，为实现节能降耗目的，需要完善其热力系统。一定程度上，汽轮机经济性与热力系统间联系紧密，因此要提高汽轮机节能降耗成效，需要优化完善热力系统，以提高其整体性能，避免在运行中产生更大损耗。在实际操作中，技术人员应根据实际情况和汽轮机结构，优化配置整体性能，减少能量运输中的损耗。还要改造中高压以外的下缸疏水系统，提升其工作效率，在一定程度上辅助汽轮机实现节能降耗[5]。

3.4 合理控制汽轮机的启动、运行和停止

（1）汽轮机启动。具体需要合理安排辅机设备启动时间，并减少不必要的疏水排放。可利用机组启动旁路系统，或者相关的凝疏管路系统，有效减少启动中排放的水汽，压力控制在2.5～3.0 MPa。手动开启真空破坏门，使其真空维持在65～70 kPa，加大汽轮机蒸汽进入量，提高暖机效率、胀差控制能力，还可减少并网时间。在必须进行水汽排放的情况下，需要考虑回收利用。然后要缩短启动的时间，可以通过增大启动输水管径、增加疏水点的方式，使暖管时间有效缩短。对于金属温差不达标等问题，需要设置气缸夹层加热装置来改进。改造前需对设备进行详细的检查、试验，预测可能出现的事故等，现场还需安排检修人员，以做好对可能出现的设备问题的及时应对。

（2）运行控制。汽轮机运行方式是定—滑—定，就是在低负荷状态下，采用低水平定压调节限制水泵轴临界转速，确保锅炉水循环工况、燃烧稳定；高负荷区域下，机组的效率可以通过改变通流面积的方式改善；中间区域负荷的加减调节，则可以通过锅炉调整压力实现。这种运行方式可以很好地适应负荷变化，机组实现一次调频，由于调节汽门只有一个，因此还利于减少节流损失。汽轮机在高负荷运行下，可以适当提高主汽温度，确保加热器投入率高，加热器水位也要合理调整。此外，凝汽器水位不可过高，会导致饱和状态凝结水持续冷却下加大机组冷源损失，因此在汽轮机运行中维持凝汽器水位正常是极为重要的。

（3）汽轮机停机。在正常停机或者非计划停机时，可以采取滑参数停机，利用锅炉余热即可发电，还能够降低设备温度，对于设备检修有利。

3.5 安装脱硫设备

对于锅炉汽轮机在运行中会产生大量SO2的问题，技术人员可以在改造工作中，在汽轮机系统设置脱硫装置。一般使用的脱硫装置有两种，包括废烟气脱硫装置和循环样式脱硫装置，这些装置无法完全处理SO2，但可降低排放量，减少污染。同时废烟气中排放的SO2减少，还可减轻对设备的腐蚀，提高锅炉汽轮机系统热效率，减少能源消耗，进而实现节能环保生产。当前还需进一步完善相关技术，降低脱硫成本，扩大其应用范围。

4 结束语

在锅炉汽轮机运行中，要实现节能降耗，需要采取措施结合先进技术，优化锅炉汽轮机系统，重视电厂节能工作安排和计划，确保系统在运行中提高资源利用率、减少污染排放，实现更大程度上的节能环保。