关于优化发电厂汽轮机组运行效率的思考

李效奎

中海油东营港有限责任公司 山东 东营 257299

引言

支持社会可持续发展的条件之一便是能源，基于当前能源紧缺的现实，实施节能降耗无疑更利于推动社会经济的持续发展。在发电厂中，汽轮机以水蒸气为重要工质，其工作原理为将热能迅速转变为机械能。汽轮机在运转过程中对水与燃料的消耗极大，因此，在汽轮机组的具体运行过程中，如何节省水和燃料无疑成为一个重要的研究课题。研究表明，有效提升汽轮机组的运行效率可以在一定程度上促进电厂节能增效的发展。

1 火力发电厂汽轮机的特点

在对火力发电厂汽轮机组进行节能降耗措施前，需相关人员明确火力发电厂汽轮机的特点和运行状态，从而为后续工作奠定坚实的基础。汽轮机是借助蒸汽热能完成做功操作的旋转机械，可利用冲动作用原理和反应作用原理保证设备的正常运行，并在设备运行时还可实现热能向机械能的转化，发挥设备的功能及作用。在汽轮机运行的过程中，蒸汽会流动到冻液中，形成蒸汽通道的膨胀状态，通过膨胀状态的不断加深会加速蒸汽的流动，使得叶片产生一定的抗动力，在此作用下，叶轮机会不断旋转，形成完整性的机械工作。在实际工作过程中，还需明确火力发电厂汽轮机组的主要特征，从而方便工作人员提出有效的解决措施和节能降耗的方案，提升火力发电厂的整体效益。从整体上看，火力发电厂汽轮机组的特点主要分为以下几方面：首先是高热效率，由于汽轮机在实际运行过程中，主要是将热能转换为机械能来进行日常工作，根据这一原理可以了解汽轮机在运行过程会产生较大的热能量，随着实际工作需求的不断提升这些热能量在不断增多，因此对于汽轮机组来说高热效率性能是非常明显的；其次汽轮机组的单机功率较大，在汽轮机中属于回旋工作的范畴，在汽轮机连续运行时会增加功率的消耗量，使得汽轮机的功率在不断增加，这在一定程度上使单机功率在不断提升。再次，火力发电厂汽轮机组使用寿命较长，可最大限度满足实际工作需求及工作要求，耐久性也非常好，在实际使用中能充分考虑到成本方面的因素，选择较低廉燃料也可进行实际工作，从而实现整体效益的提升；最后在汽轮机组运行的过程中，稳定性特征较明显，其在运行时故障发生概率较低，但在实际工作中还需加强对汽轮机组的有效维修及管理，通常需在两年左右进行彻底的维修，从而及时发现在设备运行过程中所存在的问题，也在一定程度上使设备的利用率能够得到有效的提升。

2 发电厂汽轮机组运行系统中存在的问题分析

在发电厂运行过程中主要的影响设备就是汽轮机组，汽轮机组需要能量做支持和推动，所以对发电厂汽轮机组的运行效率进行优化，会使整个发电厂的运行效率和质量得到有效提升[1]。发电厂汽轮机组的运行在系统结构构成方面比较复杂，在实际的运行过程中可能产生的影响因素也很多，这在很大程度上对发电厂汽轮机组的运行效率产生了不良的影响，也是运行效率难以提升的重要因素之一。在发电厂汽轮机组的组成当中，机组的性能、轴封辅助系统以及疏水系统等与运行效率有直接的关系，但是在具体的运用过程中还存在一定的问题，尤其是在能量的消耗、资源的损失等方面产生了非常大的影响，以下对这些问题进行具体分析：①发电厂汽轮机组本身存在的问题分析。在发电厂汽轮机组系统的运行过程中，最常见的问题是高压缸的排气量与相关设计并不符合，实际运行中出现了数值偏高的情况，这样就会导致系统在运行过程中消耗出去大量能量，进而影响到高压缸的工作效率，导致整个系统的运行效率和质量受到不良的影响。同时，系统本身在运行过程中还存在着运行效率低的问题，而这主要是因为汽轮机的气密间隙空间比较大，气密性的效果会受到一定的影响，发电厂的汽轮在这个过程中出现较为严重的漏气问题，也会增加能量的消耗和损失，而当实际运行过程中机械设备负荷较高，就会导致机组运行的稳定以及效率受到影响。②疏水系统存在的问题分析。发电厂汽轮机组自身的构建十分的复杂，这就在很大程度上增加大了系统控制的难度，导致系统在管理方面难点重重。输水管道的阀门在整个发电厂汽轮机组疏水系统当中具有非常重要的作用，但是疏水管道很容易出现泄露，所以在系统运行中蒸汽高温不断地提升凝汽器就会出现泄露的情况，这样不仅不能有效地节约资源，提高资源的利用效率，还会导致系统在运行过程中导致凝汽器的负荷不断地加重，导致凝汽器的性能受到不良的影响。在疏水系统的运行过程中，扩容器和疏水集管之间会存在较大的差异，这样就会导致连接管发生破裂的情况。在系统运行过程中机组轴封系统的热经济性通常是非常高的，但是该系统在运行过程中还存在一定的问题，主要体现在发电厂汽轮机组系统当中的轴封系统比较简单，在运行中会导致启动时期和停机时期的轴封压力逐渐地降低，进而造成高压轴封气密性逐渐地降低，大量的蒸汽泄露出来，影响到整个系统运行的效率和质量。而为了防止内外漏气的情况，对级与级之间的内漏气进行限制，就设置了轴封系统，按照轴封系统的运行原则及规律严格执行，必然会提升汽轮机组的运行效率，还会在节能减排上实现较大的突破。

3 发电厂汽轮机组运行效率提升的策略分析

3.1 管控好主蒸汽温度

①做好汽轮机管道的保温工作。如在管道外围铺设保温层，这样可以减少温度外溢，确保汽轮机中蒸汽温度的合理性。②降低内漏及蒸汽输送阻力。此项处理的主要目的在于减少蒸汽输送过程中的额外做功，使蒸汽可以最大限度地运输到汽轮机设备当中，起到稳定作业温度的作用。③做好锅炉内燃煤水分的控制。燃煤内水分含量过大会损耗一部分燃煤热值，结合以往的作业经验，将燃煤含水量控制在合理范围内，从而减少燃煤燃烧阶段的热量损耗，提升汽轮机组的运行效率。

3.2 凝汽器的最佳真空状态

在对火电厂汽轮机组进行节能降耗时，需相关人员加强对实际工作的了解及认识，从多方面入手提出有效的解决措施，从而减少不必要的能源消耗。首先在实际工作过程中需进行凝汽器真空状态的有效处理。冷凝器属于汽轮机的重要组成部分，影响汽轮机的平稳性和安全性，因此要加强对冷凝器的有效了解，使其能够处于真空的状态中，防止出现不必要的能源消耗。在实际工作过程中，可通过清洗冷却面、降低凝汽器的热负荷、提升真空系统严密性等多方面来开展日常的工作。①清洗冷却面。在实施清洗冷却面的工作中需进行干洗法的实施，通过比较的方式获取冷凝器在运行后的一些数据，如数据和实际存在偏差表明冷却表面存在较大污垢，在大多数情况下一些冷却表面的早期结构很容易出现松散的问题，在表面上显示泥沙淤积的现象，在这一背景下可采用干洗的方法对冷却表面进行精处理。还可通过酸洗法清洗，利用5%的氨基磺酸作为主要的清洗剂，需根据实际运行速率加入一定浓度的氢氟酸给实际工作起到一个重要的支撑作用[2]。在实际工作过程中需加入适量渗透剂，严格控制清洗的水温，使水温保持在39℃左右，且需对水流速度进行科学控制，采用循环冲刷的方法来保证实际工作的有序实施。②降低凝汽器的热负荷。在具体实施工作中，可先将表面加热器加到凝汽器上部的空间中，这样可将表面式的加热器入口位置和水系统进行充分连接。表面式的加热器要和化学供水系统进行紧密的连接，这样可使能量利用率得到有效提高，降低热负荷。在实际工作过程中，还可将雾化喷头安装在凝汽器的后部，通过雾化喷嘴来对冷凝蒸汽进行吸收性换热，从而使得水能够形成混合型的凝汽，促进凝汽器的热负荷能够得到有效降低。③提升真空系统的严密性。在提升过程中需将监控系统保持在一个范围中，加强对真空系统的有效防护，保证整个真空系统的严密性。在实际工作过程中需定期对真空系统进行检查，查看是否存在泄露，如出现泄漏要采取必要措施进行解决，这样才可提升真空系统的严密性。在日常工作过程中需对喷嘴运行状态进行全方位监督及观察，保证喷嘴没有出现变形现象。还需对阀门负压系统进行严格测试和控制，防止在任何状态下出现松动问题，保证实际工作效率的提高。

3.3 发电厂汽轮机组系统运行方式的优化

经过对发电厂汽轮机组系统运行的情况来看，通过对运行方式的优化可以很好地改变系统的运行状态，进而提升系统运行的效率和质量，具体可以从以下几个方面进行：在系统的运行过程中要定期做好清洁工作，主要是对各级的压缸通流部门的叶片进行清理，这其中包括对静动叶片的清理，做好表面污垢的有效处理。在清洁处理方面可以采取水力喷砂的方法，以此来提升清洁处理的效果。在对冷凝管内壁污垢进行清理过程中，想要保障清洗的效果可以利用高压清洗机。在系统的运行过程中还需要对各级压缸通流部分的轴封问题以及各级的隔板问题等进行处理和优化，重要的是可以将其整改为蜂窝式的汽封，这样的处理效果会更好。采取这样有效的方法，可以对外部的空气做好隔绝与处理，避免外部空气直接进入到凝结器中。在处理中采取蜂窝式汽封的方法，是利用合金的蜂窝带构建而成，所以密封性能比较好，还可以起到耐高温和耐摩擦的效果。

3.4 调整再热器减温水量

在对再热器减温水量进行调整时，首要任务便是适当减少再热器减温水的使用量。结合目前的设备使用情况，再热器的汽温大都采用以烟气侧调节为主、以减温水调节为辅的方式。基于此类情况进行调节时，可以根据不同状态下燃煤的燃烧情况进行调整，以确保再热汽温保持在既定的温度范围内，从而起到减少减温水使用总量的作用。

3.5 对发电厂汽轮机组整体性的优化

第一，在效率优化上要考虑到机组的使用性能问题，做好维修与养护的工作，强化运维管理的重要性。首先，要严格地按照相关的标准和规范对发电厂汽轮机组的操作情况进行执行，这样可以很好地降低操作方面的失误性问题[3]。其次，要对整个系统当中的加热管道做好定期地处理工作，最重要的在于减少能源的消耗，提升供热的效率和质量。第二，在发电厂汽轮机组的整体运行过程中，对于管道的应用也需要做好检查与维修的工作，最重要的就是要避免管道泄露问题的出现。同时，对于燃料的添加量、速度等都要进行科学的控制。第三，在发电厂汽轮机组停止工作和启动工作的过程中，都要对水蒸气的温度问题高度重视，合理地控制水蒸气的温度是十分必要。

3.6 加强对汽轮机组运行过程的管理

3.6.1 做好汽轮机启动环节管理工作。根据操作规程和制度启动汽轮机，并且随时掌握和了解汽轮机的启动、冲转等参数，将主汽压保持在2.5～3.5MPa范围内，同时还要保证处于温度300℃以上，且最高温度不超过最佳温度50℃。此外，还要使得凝汽器的真空度不超过60kPa。但是，很多汽轮机在运行中，都无法达到上述条件的要求，这是普遍存在的现象。有些情况下，真空度会达到80～90kPa，汽压超过2.5～3.5MPa，因此，每一次启动汽轮机时，都需要一定的暖机时间，这样就会导致并网的时间逐步延长，会消耗一部分电能而没有做功，给暖管的运行效果带来不利的影响，诱发主汽压增大问题的发生。基于此，操作人员会优先选择“开高低旁”的方式，让主汽压时刻处于2.5～3.5Mpa之间，而真空度则为65～70kPa，要想达到这一要求，最为主要的方法就是做好蒸汽量的控制，以保证汽轮机暖机的质量与效率，也能够将胀差控制在合理范围内，大幅缩短并网时间，节能降耗效果明显。

3.6.2 做好汽轮机运行环节管理工作要想保证汽轮机运行状态达到要求，操作人员可以选用“定－划－定”的模式。如果设备处于低负荷运行状态，为了使得锅炉内燃烧、水循环达到稳定状态，做好水泵轴临界转速控制，利用定压调节的方式，通过调整高负荷区域喷嘴以及涌流面积，以确保汽轮机的运行状态合格。针对汽轮机负荷中间区域，一般都会选择汽门调节方法进行控制。这模式使得负荷发生变化，确保一次调试就能够符合系统运行要求，还能够有效减少流量损失。汽轮机处于高负荷运行的状态，可以适当增加主汽压力与温度，确保加热器高校运行，还要保证加热器内的水位处于正常的状态下，从而可以减少加热器的工作压力，让水温达到人们使用的要求，以满足汽轮机运行的要求，降低能源损耗，实现运行效率的全面提升。

4 结束语

综上所述，本文针对发电厂汽轮机组运行问题进行了研究，这些常见性的问题对于发电厂汽轮机组系统的正常运行以及运行效率的提升等方面产生了非常不利的影响，还会产生严重的资源浪费和能源消耗，增加运行成本，降低运行的效率。因此，在对发电厂汽轮机组系统运行效率提升的优化方面，应该从系统运行方式的优化、凝结器问题的解决、主汽压力问题的解决、疏水系统问题的解决方面入手，尽可能高效地解决系统运行难度大的问题，确保发电厂汽轮机组系统运行的安全性和稳定性，优化发电厂汽轮机组系统运行的效率，这对推动我国电力产业的发展，促进电力产业获取更多的经济效益等具有非常重要的意义。