电厂汽轮机运行的节能降耗措施研究

田利生

（山西国峰煤电有限责任公司，山西吕梁 032200）

电力能源改变了人们的生活，人们对于电力的依赖性提高。在当今社会，对电力不断增加的需求量以及高强度的被需求性，在无形之中给电厂带来巨大的压力，当务之急，是找出对电需求量不断增加的解决方案，其中最有效最根本的方法就是以最低消耗获得最大电量。作为发电机组的重要主机，汽轮机能耗水平的高低往往决定着机组经济运行水平的高低，早在20世纪我国就对汽轮机的整体运作方式以及运行标准进行了改革研究，在多年探索中发现，当前我国电厂在发电过程中早就摆脱了老式的汽轮机，在应用时选择当前较为先进的汽轮机。由于当前我国社会可用资源越来越少，可再生资源越来越少，因此汽轮机的能源消耗问题是当前发电厂所要面临的重点改善问题，全面优化汽轮机的整体发展，降低汽轮机的能量消耗早已成为发电厂改革的重要方向。

1 汽轮机节能降耗的必要性

汽轮机在电厂生产运行过程中承担着主要作用，同时也为电厂能源控制工作提供多样化的保护方案，其工作特点如表1所示。通过对我国电力系统的整体发展进程探究可以总结出，国家针对电力系统的能源消耗问题制定出了改造技术，通过改造技术的研发全面提升电能的使用效率，从根本上减少能源消耗问题，为我国能源的发展提供保护。在电厂正常运转情况下，将能源消耗降到最低能够促进电厂的整体发展，在为电厂提升经济效益的同时，优化电厂的发展方向，使电厂在发展过程中更加专业化。除此之外，在对汽轮机节能消耗问题进行研究时，还制定出了通过提升汽轮机的使用效果和维护水平，来优化汽轮机的能源消耗问题，从而为我国电厂的整体发展提供保护。

表1 汽轮机工作特点

2 电厂汽轮机的能耗问题分析

电厂生产过程中，一些生产环节和生产设备会出现能耗损失严重问题，如汽轮机机组能耗就是一大主要问题。电厂生产作业中汽轮机发挥着重要影响，电厂使用汽轮机可以实现多种能源的转化，如电能的转化、动能的转化以及热能的转化等。通常电厂在生产作业中，为了实现生产目标，会把汽轮机与其他设备一起组合使用，包括泵和锅炉以及发电机设备等。也正是汽轮机与多种设备的组合应用，增加了汽轮机的能耗损耗损失。总的来说，电厂汽轮机能耗损失严重问题的产生，主要受到以下几个因素的影响。

2.1 汽轮机蒸汽压力以及温度

汽轮机的蒸汽压力以及温度会给汽轮机的节能效果带来一定影响，当蒸汽流量全面提升时，蒸汽的压力将会逐渐下降，通过探讨蒸汽压力以及蒸汽温度之间的关系总结出，运行机组在运行过程中，如果出现材料供给问题，那么将会导致汽轮机的主蒸汽压力与蒸汽温度全面降低，从而出现能源消耗、浪费等问题。

2.2 汽轮机出力的系数和空气冷凝器

汽轮机设备出力消耗系数关系着汽轮机组是否可以正常连续运行[1]。夏季是我国电力用电的最高峰，为了保障经济社会的稳定以及电力的正常使用，发电厂的各种汽轮发电机组件必需要根据夏季峰值的温度变化情况进行合理电力调配。发电厂要高度重视对空气冷凝器的技术改造和日常维护检修，使发电厂的经济效益和工作效率大幅提高，实现节能节碳减排。

2.3 汽轮机漏汽损失

当前，电力市场执行现货交易规则，大部分汽轮机组频繁参与深度调峰，随着汽轮机运行工况的恶劣或机组运行年限长，汽轮机漏汽损失如级间、汽封漏汽量不断增加。具体表现为汽轮机各级抽汽压力不达设计值，而各级抽汽温度频繁超温（一般超温10 ℃以上），汽轮机级间漏汽的增加使汽轮机各级做功能力下降，同时，抽汽参数的降低使加热给水的加热器温升不足，给水温度下降，运行能耗大幅增加。另外，汽封间隙的增加使轴封漏汽量增大，也使汽轮机整体热效率呈下降趋势。

3 降低汽轮机能耗问题的措施

3.1 科学高效控制汽轮机的给水温度

当汽轮机的给水温度变得很低时，此时就需要加入大量的燃料，使汽轮机的给水温度提升，而燃料追加势必导致电厂的煤炭消耗量大于计划用量，让汽轮机在运行过程中的能耗升高，最终导致节能降耗的效果较差，还有对于能源浪费严重的现象。由于汽轮机在长时间的运行过程中，会燃烧大量的煤炭燃料以及排出废气废渣，而此时汽轮机内部的锅炉排气系统中，相应的就会跟随废气排出一些燃烧产生的热量，如此一来汽轮机的实际功率也就达不到设计的要求，同时也会严重影响锅炉的运用效率以及工作质量。而针对这种不利的情况，进行汽轮机操作的后勤维护人员，应遵守规范的维护方法原则，对汽轮机内部加热器进行温度控制与技术干预，从而保证汽轮机内部的给水温度真正达标，要让温度与水位达到符合汽轮机正常稳定运行的技术标准，避免出现温度太低的情况，还要提高水温的实际上升速度，从而降低煤炭的实际消耗量。如果发现任何运行过程中的异常，此时就应当立即停止运行，并进行相应的技术维修或对于该部位的零件进行更换，从而让水温可以达到汽轮机的运用标准以及稳定性，此时汽轮机的水蒸气在水箱内还可以开展正常的热量交换，而一旦高加筒体的气密封出现泄漏问题，直接就会导致温度不达标。要想解决这个问题，就需要及时控制气缸的启动以及停止，只有这样，水箱内的水位才能保持在一个比较稳定的运行状态。

3.2 管理凝汽机器

凝汽机器的管理工作主要分为两个方面：清理冷却面及控制热负荷。由于凝汽机器的冷凝管会随着使用时间推移而逐渐出现表面污垢，其污垢会对机器的正常运作造成一定影响，所以为了延长机器使用寿命，使机器在整个使用期间内都能较为顺利地运行，应该定期清理凝汽机器的冷却面。清理凝汽机器冷却面的常见做法主要有干洗和酸洗混合两种，可以按照冷凝管的实际情况来选择合适的清洗方式。在进行清洗之前，要先观察冷却面的污染情况，然后通过和专业数据的对比来确定该冷却面是否需要清洗[2]。具体而言当冷却面清洁程度和数据之间差距过大则说明该冷却面应该被清洗。通常情况下可以采取干洗的方式来清洗冷却面[3]。当冷却面污垢已经形成较长时间，采取干洗方式并不能有效去除污垢时则需要采取酸洗方式。在控制热负荷方面，需要采取合适手段来降低机器内热负荷，从而使机器工作效率能够有效提高。通常采用的方法是在凝汽器喉部安装雾化喷头。

3.3 汽轮机运行初、终端的优化

合理控制汽轮机运行初、终参数是汽轮机经济运行的重要举措，如主汽压力、温度超过允许值时，汽轮机不许运行，但初参数降低时，汽轮机的可用热降减少，耗汽量增加，机组经济性降低，尤其是当前汽轮机为降低阀门节流损失多采用顺序阀运行的模式，这就要求汽轮机提高蒸汽初参数和降低终参数，确保机组内效率明显提高[4]。以某厂300 MW 汽轮机为例，经优化运行后，不但可确保汽轮机调节级运行安全，可保证各不同负荷工况点下汽轮机热耗降低14.47～20.17 kJ/kWh。另外汽轮机冷端参数的优化同样可以增加机组可用热降，300 MW 空冷机组的排汽压力每降低1 kPa，同工况下发电机增发功率0.7 MW，遇高温环境下排汽压力急剧升高，经过系统改造，采取空冷列投入喷淋冷却水，有限降低排汽压力3～4 kPa，极大地提高了空冷机组高温环境运行的经济性。值得注意的是，汽轮机的排气压力并不是越低越好，一味地降低排汽压力会使末极叶片容易遭到水蚀，背离节能降耗的初衷。

3.4 汽轮机的高效化检修

汽轮机作为发电厂的核心设备，如果运用了先进的科学技术，会有效提高发电厂的电力输出效率。在监控真空度工序中，运用高科技的真空感应器装置在汽轮机内部腔体上，同时，在远程端连接报警系统，通过显示器即可实时掌握腔体的真空参数，当真空度不符合生产标准时，就会引发报警器报警，有效提高检修效率。随着先进的科学技术的普及，发电厂故障信息可以通过传感装置或者探测器等技术手段获取并将相关数据参数传输到大数据平台系统，管理者或者技术人员可通过显示器了解设备运行的各类信息，并可以智能化地筛选数据并分析。这种电子日志包括维修记录，检修前后的状态对比，检修时间、人员、更换部件情况等，这些数据便于后续检修人员了解汽轮机的历史检修情况，对设备运行情况有深入的掌握，快速找到问题关键点，提高故障排查效率和检修水平。同时，根据测评报告，可以判断汽轮机当前运行的可靠性和安全性。

3.5 科学地进行汽轮机启停控制

科学合理地对汽轮机进行启停控制，能够有效减少能源消耗。①在汽轮机启动前需要结合汽轮机实际状态和参数，制定合格的启动参数和启动节点，另外，可对汽轮机进行预热改造，增设暖缸系统，如某厂汽轮机建设一套汽轮机暖缸装置，在汽轮机冷态启动时，提前投入该系统对汽轮机各部进行预热，将汽轮机转子加热至脆性转变温度以上，可有效缩短冲转暖机时间约1h，有效降低机组启动能耗。②在启动过程中进行辅助设备运行优化，当前，多数电厂设置汽动给水泵，机组启动时，利用辅助汽源进行全程汽泵启动，并根据实时主汽参数控制汽泵转速，有效减少电泵启动带来的能耗浪费，同时，凝结水泵、辅机冷却水泵等重要辅助设备均可在适当的节点投入，针对空冷运行机组负压系统比较庞大，容易使汽轮机在启动过程中因水质不合格而无法回收并接带负荷，可在机组停运时，采取负压抽湿和加药保养的方法，改善机组启动时水质，缩短启动时间。

4 结语

电厂汽轮机的运转和很多方面的内容有关，需要从实际情况出发来做好电厂汽轮机的优化，使其更具有节能降耗的效果。企业需要明确节能降耗的意义，从可持续发展的角度着手来解决现存的能源消耗问题。比如要控制给水温度，让凝汽器可以持续处在非真空状态的正常运行中。要完善汽轮机控制模式，做好调控工作，完善自动化系统的搭建，加大资金投入等，通过一系列的措施来让节能降耗能真正投入实际使用并发挥出对应的价值。企业要能够从实际情况出发，来培养更多专业人才，壮大人才队伍，让企业有更好的发展目标。