汽轮机能耗高的原因分析与方法

摘要：伴随着全球工业化的快速发展，环境问题和能源问题呈现出危机形势，人们都意识到了实施可持续发展的重要性。在工业化的生产当中，工业汽轮机的运作是能源消耗大户，汽轮机的性能指标和其运行特性就对节能减排显得十分重要，同时通过节能降耗措施的实施，能促进电厂综合运行成本的降低，所以我们要分析汽轮机能耗高的原因，结合本人在深圳能源集团东莞樟洋电厂的一些工作经验对其进行研究之后做出改进措施。

关键词：汽轮机;能耗高;原因分析;方法

汽轮机主辅机是火电厂进行运行发电的主要耗能来源，气轮机在运作过程当中节能源运行对整个电厂的发电效率有着重要的意义。电厂的汽轮机在运作的过程当中，要做到对机组和各个辅助设备进行调整，选择相应合适的启停办法和启停点最后才能达到降低能耗的作用，只有从当中的细节措施进行做起才可以在最终达到节能减排目的。

一、汽轮机耗能高的成因

1.凝汽装置的冷凝管堵塞

当凝汽装置在正常工作的时间起主要作用的部分是冷凝管，当在工作当中如果发生冷凝管堵塞的情况就会带来不必要的麻烦，就会使凝汽装置的换热面积减少，从而导致冷凝管的冷却效果下降从而引起蒸汽凝结装置的水温升高，进而导致热力循环变坏最后导致汽轮机的排气压力上升从而加快能量损耗。其堵塞的主要原因是由于在循环水当中存在杂物导致冷凝管堵塞，当冷凝管堵塞时导致汽轮机排气压力急剧增加时就应该使凝汽裝置迅速停止工作，然后进行检查维修。所以工作人员对汽轮机的压力上升监测的工作就是十分必要的。本文以深圳能源集团东莞樟洋电厂的凝气式汽轮机为例，其冷凝装置为箱型表面式冷凝器，汽轮机的排气压力升高，为了查明原因工作人员定期使用手持式测温仪进行测温，记录相应温度最后进行数据对比分析，经过多日观察分析发现入口温度升高明显，最后进行检修拆解凝汽器发现冷凝管因防腐漆脱落碎片、杂物垃圾等发生了堵塞，同时也导致凝汽器胶球清洗装置的收球网入口处被杂物碎片阻塞影响了收球率，经清理恢复后运行情况大为好转。所以说在一定的情况下冷凝管堵塞会引起温度的变化，导致冷凝效果变差。

2.冷凝器的冷却管系统出现水垢

凝汽装置的主要作用是提高汽轮的热传递效率，当凝汽装置或单测凝气器出现故障不能够正常工作时，就会导致大量的热量损耗浪费大量能源，更会影响整个汽轮机系统的正常运行。在现实的生产过程当中凝汽装置出现水垢大多数是由于水质不佳所造成的，进而导致了污垢的沉积，减少了冷凝管的流通面积，从而影响冷凝管的整体传热工作效率，也会使汽轮机体的排气压力升高。因此汽轮机在工作的时间段要安排工作人员对水质进行检测，通过对水中的钠离子和钙离子含量进行检测，如凝汽器出口处循环水钠离子和钙离子含量严重超过50ug/L的控制指标，并与入口处循环水钠离子和钙离子含量检测值进行对比，可以分析出凝汽器冷却系统是否存在结垢现象，如结垢严重将导致凝汽器冷却效果变差，冷却效率降低，导致汽轮机排气压力升高。可采用在线化学清洗的方式对凝汽器冷凝管进行除垢。

3.凝结水过冷度高

凝结水过冷度是凝汽器热井中凝结水的过冷却度，凝结水温度与凝汽器在排汽压力下对应的饱和温度之差。

温度公式：△tn=ts-tc

式中：△tn——凝结水过冷度;

ts——凝汽器绝对压力下的饱和温度;

tc——凝汽器热井中凝结水温度。

凝结水过冷度越大，说明被冷却水带走的热损失量越大，而这部分热损失要靠多燃烧燃料来弥补，从而导致整个热力系统热经济性减低，实例计算结果表明，当凝结水过冷度增加2℃时，新蒸汽等效焓降减少0.457kj/kg，机组效率相对降低0.051%，标准煤耗增加0.198g/kwh。可见凝结水过冷度对机组的经济运行有明显的影响。

4.凝汽器真空系统封密不足

根据热力学知识，机组正常运行时，凝汽器内的排汽压力可由与其对应的饱和蒸汽温度来确定，饱和蒸汽温度计算公式如下：

ts=tw1+δt+△t（1）

△t=tw2-tw1

式中ts——凝汽器内排汽压力相对应的饱和蒸汽温度，即排汽温度，℃;

tw1——凝汽器进口循环冷却水温度，℃;

tw2——凝汽器出口循环冷却水温度，℃;

△t——循环冷却水温升，℃;

δt——凝汽器传热端差，℃。

由式（1）可知，凝汽器排汽温度ts取决于凝汽器进口冷却水温tw1、冷却水温升△t和端差δt。又因凝汽器排汽压力ps是排汽温度ts的单值函数，所以有：

ps=θ（tw1，δt）（2）

上式说明，各自变量的数值越小，凝汽器排汽压力ps和排汽温度ts也就越小，排汽压力的降低，增大了蒸汽的理想焓降，使更多的热能在汽轮机中转变的机械能，同时释放给循环水的冷源损失也相应地减小了，从而提高了机组运行的经济性。

二、针对凝气式汽轮机能耗高所采取的解决办法

1.针对凝汽器冷凝管堵塞问题的处理对策

结合现实工作经验深圳能源集团东莞樟洋电厂为新建投产机组，在投产初期凝汽器、循环水系统中存在着设备生产、储存运输、安装过程中可能遗留的一些杂物，所以在有停机检修时对凝结水系统、循环水系统进行检查清理是十分必要的，正常长期投产机组存在堵塞冷凝管的杂物垃圾可能多来源于循环水系统冷却塔分水板塑料件的老化破碎物。正常运行期间主要利用凝汽式汽轮与循环水反冲洗方法清理混汽设备的冷凝管堵塞问题和停机检修清理堵塞的两种方式，但是都有各自的缺点。停机处理就会影响发电厂的正常工作，不仅带来了能源损耗更使发电工作暂停，不仅所消耗能量非常多，所以一般都会长期监视凝汽器的运行状况避免问题的出现，当出现问题时再去采取更加简单有效的方法进行处理。

2.针对凝汽器结垢的处理方式

通过实践得知，在处理凝汽式冷却系统污垢的各种方法中，化学在线清理方式是比较常用的，化学在线清理方法为：在凝汽器循環水入口处投放化学清洗药剂，并且能适当有效的控制其浓度，一般加药浓度为500～1000mg/L，自动的控制其加量情况，在加药之后的过程当中，每隔10 分钟要对循环出水口的PH值进行监测，在合理范围内控制PH值，一般控制PH值在2～3，整个化学清洗过程约在6个小时左右，并且对循环水的钠离子和钙离子含量情况要实时监测，在完成了整个清洗过程后 ，其效果显著。针对性地对污垢进行了处理，凝汽器汽轮机的排汽压力也得到了显著的下降。

3 .针对凝结水过冷度高的问题处理对策

凝结水过冷度高的处理须从设计、检修以及运行维护各环节采取措施。首先在冷却水管的设计布局中，要留有足够的蒸汽通道保证汽流均匀进入各区域并保证部分排气可直接通至凝汽器底部;凝汽器入口至抽气口的路径应尽可能直接，且有足够流通面积，蒸汽进入管束的流速不超过40m/s至50m/s，蒸汽沿程阻力尽量小，以减少汽阻;合理选择凝汽器内的淋水装置，优化设计循环冷却水量;汽轮机排气口与凝汽器的连接采用柔性连接，以防止运行中膨胀不畅导致空气的漏入。运行中保证真空严密性，投运行轴封，将轴封压力控制在规定值内防止空气从轴封漏入;对凝结水水位严格把控保持在正常范围内，防止凝结水水位过高造成凝结水过冷却现象;加强凝结水质监督防止凝汽器冷却水管泄漏造成凝结水硬度超标过冷度增大。

4 .处理真空系统封密不足问题

汽轮机组真空度降低时的现象主要有排气温度升高;真空表计指示降低;机组出现振动增加;凝结水含氧量上升。大致的原因有轴封供气不足或中断导致不凝结气体从外都漏入;凝结水位过高或满水使汽轮机排气压力升高;低压缸结合面、法兰或焊缝、凝汽器钛管等泄漏;真空泵组故障，正常运行时须定期做真空系统的严密性试验，试验时，机组在额定负荷的80%以上，在停止真空泵的条件下试验时间为（6～8）min，取后5min真空下降速度的平均值，100mw及以下机组的真空下降速度不高于400pa/min;凝汽器内钛管结垢影响热交换;循环水温度升高，根据实践经验循环水温升高5℃，真空约降低1%;循环水中断或不足;凝汽器热负荷过高等。影响汽轮机组真空的因素来自设计、安装、检修、运维管理诸多方面，需认真监视及时发现问题、查明原因，采取对应的措施解决，确保机组的安全经济运行。

结语：随着信息时代自动化工业的到来，虽说在对于设备的改进方面会有不同程度的措施，但汽轮机目前还是电厂的主要设备，所以我们要在工作当中对设备所出现的能耗高和故障进行分析研究，进而采取合适的方式对设备进行改进，对所出现的高能耗采取节能措施从而避免能源的浪费。本文针对现实当中所出现的冷凝管堵塞、冷却管积垢、凝结水过冷度高、和凝汽器真空不足等问题进行合理分析，并且针对问题给出了解决方案得到实施并且带来了良好的成果。

参考文献：

[1]李建贞.凝汽式汽轮机组排汽温度高分析及对策[J].冶金动力，2011（2）：53-56.

[2]王玉刚.凝汽式汽轮机真空度降低的原因分析及处理[J].石油化工设备，2011（5）：90-94.

[3]曹丽华.汽轮机通流部分的数值分析及热经济性诊断方法研究[D].华北电力大学，2012

作者简介：

陈霖彬（1984.9-），男，汉族，广东汕头人，大学专科学历。深圳能源集团股份有限公司东莞樟洋公司，锅炉安装工技师。