汽轮机运行中节能降耗研究

摘要：汽轮机作为电厂的重要设备，其运行过程中能源消耗量大，为了提高汽轮机运行过程中的节能降耗效果，需要加强对汽轮机进行运营管理和技术改良，针对当前汽轮机能源高的问题采取具有针对性的调整措施，提升汽轮机经济运行的水平，为电厂经济效益和社会效益的全面提升奠定良好的基础。文中针对我厂NZK145-13.2/535/535型直接空冷凝汽式汽轮机运行过程中存在的问题入手，分析了电厂汽轮机节能降耗的操作基础条件，并进一步对电厂汽轮机运行中的节能降耗的实际操作进行了具体阐述。

关键词：电厂汽轮机;运行;节能降耗;直接空冷;具体阐述

1 #1、2机组汽轮机简介

我厂1、2号机组为NZK145-13.2/535/535型东方汽轮机厂设计制造的超高压、一次中间再热、单轴、冲动式、双缸双排汽、直接空冷凝汽式汽轮机，额定功率为145MW。高中压部分设计为双层缸，高压通流部分设计为反向流动，低压缸为对称分流式，也采用双层缸结构，机组总长约14.39m。来自锅炉过热器的新蒸汽通过主蒸汽管进入高压主汽调节阀，再经4根高压主汽管和装在高中压外缸中部的4个高压进汽管分别从上下方向进入高压内缸中的喷嘴室，然后进入高压通流部分。再热蒸汽通过2根热段再热汽管进入中压联合汽阀，再经4根中压主汽管从高中压外缸中部上下方向进入中压通流部分。低压部分为对称分流双层缸结构。蒸汽由低压缸中部进入通流部分，分别向前后两个方向流动，经2×4个压力级做功后向下排入排汽装置。

2 电厂汽轮机节能降耗概述

电厂汽轮机运行过程要想达到节能降耗的效果，则需要从经济层面和技术层面进行综合考虑。通过认真计算投入与产出之间的经济效益，避免盲目节能而无视實际经济效益的现象发生，对运行改良成本与实际节能收效进行对比，确保节能过程中通过节省电厂运营费用，从而提升电厂的实际经济效益。当前电厂在不断发展过程中，汽轮机运行中已具有十分成熟的技术保障，通过对汽轮机进行技术改良，能够对汽轮机能源转化率与热效率状况进行不断提升，以此来达到降低能耗的目的。

3 电厂汽轮机运行过程中存在的问题

3.1汽轮机组运行中存在高能耗问题

运行中的汽轮机，外缸和喷嘴室容易发生变形，这种情况下轴端气封和隔板汽封之间会发生漏气现象，低压缸也会有严重的汽边水蚀情况发生，气阀出现压损，从而导致热力系统发生泄漏。另外，运行中的空冷汽轮机组，当环境温度高或空冷冷却翅片及管束换热差时，会导致排汽装置真空不足，相关参数与运行负荷达不到有效的匹配度，这就会导致运行能耗增加，造成电厂运行成本升高。

3.2空冷凝汽器现存问题

空冷凝汽器受外界气候影响较大，风沙天气，大量的沙尘会堆积在翅片管处，使翅片管热阻提升，破坏凝汽器正常的传热能力。另外，电厂汽轮机运行过程中，凝结水中容易出现溶氧超标问题，这就降低空冷汽轮机自身的传热能力，导致设备和管道出现腐蚀。而且在冬季运行过程中，空冷凝汽器流量容易出现异常不均，气体凝集会形成设备死区，影响汽轮机运行的效率。

3.3主蒸汽温度及压力

汽轮机工作过程中主热蒸汽温度与压力较低，会大大提高机组工作时的额外热能消耗，降低了汽轮机的工作效率。当在保证汽轮机安全运行的过程中提高汽轮机进汽初参数，蒸汽流量会明显下降，对汽轮机机组工作状态和效率会产生直接影响。

3.4真空度

在汽轮机正常运行过程中，保持合理的真空度是其最基本的工作条件，其对于汽轮机的工作效率有着最直接的影响关系，进而对汽轮机的经济效益也会产生影响。在汽轮机运行过程中，其真空严密性会直接影响内部真空系统内所漏入空气量的多少，在汽轮机整体系统当中，易出现漏气的部位包括低压缸防爆门、低压汽封、凝结水泵、各管道抽气阀门等多个设备。

3.5汽缸效率

汽缸是作为汽轮机最基础的组成部分，其工作效率会直接影响汽轮机的工作状态和机组的能源消耗水平。在安装过程中，如果安装人员出现操作失误，对汽缸的质量产生影响将会直接影响汽缸效率。或在日常维护中，未对汽缸转子进行科学养护，所导致的气缸的工作效率低于标准值，从而造成能源浪费。

3.6流通性

在汽轮机正常运行中，其蒸汽流通特性会对其能耗效果产生直接影响。在实际工作当中，如果蒸汽流通正常，汽轮机在标准环境下工作，不会造成较大的热耗损失。但如果蒸汽流通不正常，如叶片断裂、动叶通流部分结构、喷嘴堵塞、机组背压过高等因素所导致汽轮机排汽受阻，就会使热损失增大，造成能源浪费。

3.7机组出力系数

在国内电网运行过程中，不同地方不同时间对于电量需求不同，因此电力负荷会经常性的发生较大的变化，时常调峰运行，为了电力系统能够完成对用户需求的满足，保证在峰谷起伏阶段的良好状态，汽轮机必须要反复的调整功率，已解决电力负荷问题，这会较大程度的增加汽轮机的工作频率，并为其带来较大的能源消耗。

3.8凝汽器端差及各加热器端差

3.8.1端差为正值说明凝结水过冷却，会导致凝结水易吸收空气，使凝结水的含氧量增加，加快了设备管道系统的腐蚀，降低了设备使用的安全性和可靠性;因为凝结水温度低，在各加热器加热就要多耗抽气量。端差为负值说明空冷风机出力不足，凝结水冷却不足，导致真空达不到要求，影响汽轮机做功效率。

3.8.2加热器端差有上端差和下端差，上端差增大为疏水调节装置异常，导致高加水位高或高加泄漏，减少了钢管和蒸汽的接触面积，影响热效率，严重时可能导致汽轮机进水。下端差过小可能为抽气量小，可能为抽汽电动门或逆止门未全开;或疏水水位低，部分蒸汽未凝结即进入下一级，排挤下一级抽汽，影响机组运行经济性。

3.9汽轮机蒸汽管道泄漏及阀门的内漏、外漏及除氧器的排气量

3.9.1汽轮机蒸汽管道泄漏及阀门的内漏、外漏，都会导致额外的汽水流失，使汽轮机汽耗率和热耗率增大，并会影响凝汽器真空，影响汽轮机做功效率。

3.9.2除氧器排氧门的开度，应根据具体负荷及给水溶解氧确定，不宜过大，否则会导致汽轮机汽耗率增大，热损失增大。

4 电厂汽轮机运行节能降耗的对策

4.1汽轮机组本体优化

4.1.1安装质量。其主要体现在通流部分间隙，电厂对这方面应该引起重视，通过检修调整是可以得到改善的。

4.1.2叶片改进。各级动静叶片均选择新型高效变截面扭曲型叶片，提高叶片刚性，以便于降低二次流损失，提升热效率。

4.1.3汽封结构改进。例如将高压叶片顶部两齿平汽封形式更改为四齿高低齿汽封，以减小漏气损失;对对低压末级及次级动叶顶部装设汽封，并缩小都动叶顶部间距，缩减漏气量的同时提升了各级效率。

4.2对汽轮机热力系统进行完善

4.2.1在热力系统的设计和使用中，针对其存在的工质利用率不足现象，应当最大化保证工质工质的回收及再利用比率，全力规避工质的无端浪费，从设计层次提升能量使用水平，从而提升机组运行效率和经济性效益。

4.2.2蒸汽管道泄漏及阀门泄漏问题的治理。定期的对热力系统及管道阀门进行查漏。

4.2.3合理的控制加热器及凝汽器端差。

4.3保证汽轮机运行时的给水温度

给水温度变化，直接影响到锅炉燃料量的变化，影响到锅炉燃烧，如果给水温度偏低，水在锅炉中就需要吸收更多的热量，一方面使锅炉供电煤耗增加，另一方面使排烟温度增加，排烟热损失增加。

4.3.1保证高加投入率。机组启停时严格按规定投入或解列高加;加强高加运行维护，防止运行操作不当导致高加保护动作解列。保持高加水位稳定;清洗高加水侧管壁换热管，可以清除管内沉积物管外结垢脏污，使管壁换热效率充分增加，并减少了管壁的泄漏机会，进而提高高加投入率。

4.3.2机组大小修时对加热器进行检漏。检查加热器钢板有无漏点，检查高加筒体的密封性发现漏点应及时清除。

4.3.3在保持最佳真空的情况下合理的控制凝结水端差，保持良好的凝结水品质及温度，从而提高给水温度。

4.4积极维护汽轮机凝汽器的最佳真空

维持汽轮机凝汽器最佳真空的优势一方面可以加强汽轮机做功效率和能力，另一方面能够有效的减少燃料的使用量，提高机组的经济效率。保持凝汽器真空的主要措施包括：

4.4.1要保持机组的严密性，要坚持每月对汽轮机组进行一次真空严密性试验。同时要加强机组水环式真空泵的维护修理，检测水环式真空泵运行中水位水温是否符合规定。

4.4.2要保持空冷系统的正常运行，严格控制蒸汽品质，防止空冷到冷却管壁内部结垢，保持空冷冷却翅片及管壁的清洁度，定期对空冷岛冷却翅片进行清扫，必要时用除盐水进行冲洗，在冬季环境温度较高时，可通过投入空冷喷淋装置或手动加大单排空冷风机转速至55HZ（我厂空冷风机为进口产品，频率最大可加至55HZ）来维持机组最佳真空。

4.4.3保持正常的凝汽器水位，凝汽器水位高，凝汽器空间减少，会影响汽轮机排气及真空值，严重时会导致汽轮机进水，威胁机组安全稳定运行。

4.5再热器减温水的用量

在机组负荷不变的情况下，如果再热器减温水用量变大，就会导致中压缸做功增多，高压缸做功减少，高压缸的做功能力远远大于中压缸，这样就会导致汽轮机整体做功能力下降，汽耗率增大，不利于机组节能减排。因此再热器温在运行调整中，因尽量用烟气挡板或者通过吹灰及燃烧调整解决，尽量避免使用减温水。

4.6加强汽轮机运行管理

4.6.1我厂#1、2汽轮机组采用高中压联合启动方式，在冷态启动前24小时投入汽缸预暖装置，将高中压内缸温度加热到150℃以上，在机组启动过程中大大缩短了暖缸时间，减少了锅炉启动用油，也能够使机组高中压缸均匀膨胀，保证了机组启动的安全性。

4.6.2正常运行时采用采用定滑定方式来运行汽轮机，即在极低负荷时为了保持锅炉水循环工况及燃烧的稳定性、给水泵轴临界转速的限制，因而采用低水平的定压调节;在高负荷区域采用喷嘴调节，用改变通流面积的的方法（定压）以保持机组的高效率;在中间负荷区采用一个（或两个）调速汽门关闭处于滑压运行状态，此时通过锅炉调整压力来加减负荷。且定滑定运行方式适应负荷变化能力强，能满足机组一次调频的需要，此种方式也由于只有一个调速汽门未全开，从而减少了节流损失，因而降低机组的低周热疲 劳损伤。

4.7汽轮机的停机

在汽轮机运行中，选择适当的时机停机能够降低设备的温度和能源的消耗。例如在正常运行中采用滑参数方式进行停机处理，不仅能够充分利用锅炉的余热进行发电，而且还能有效的降低锅炉、汽轮机等设备温度，有利于机器的维修和护理。

5 结束语

汽轮机是电厂主要能耗设备，电厂汽轮机的节能降耗，能够有效的提高电厂经济效益，促进电厂的发展。汽轮机运行中还有很多问题有待我们探究和解决，希望通过汽轮机不断改进和完善，达到节能减耗的目的，最终实现经济与环保的双赢。

参考文献

[1]电厂汽轮机运行节能降耗探讨[J]. 陈鹏.现代商贸工业，2014.

[2]浅析电厂汽轮机运行节能降耗[J]. 閆炜，项志平.山东工业技术，2015.

[3]东方汽轮机145MW说明书

[4]电厂汽轮机运行的节能降耗[J]. 陈敏峰.科技传播，2013

作者简介： 任强 1991年出生.性别 男，籍贯陕西渭南，学历本科毕业，研究方向火电厂集控运行