电厂汽轮机机组中存在的问题与节能方案分析

刘海渊

神华陕西国华锦界能源有限责任公司,陕西榆林 719319

现今600mW的高参数、大容量的汽轮机已经是电力领域的主流应用器械之一，且由于在大型的汽轮机的设计、制造中使用了新技术、新工艺，气缸效率明显增加。但是，节能降耗依然是个难点，这就要求在汽轮机的使用中要注重节能、提效两个方面。

1 国产600mW 超临界汽轮机组存在的问题

国产600mW 超临界汽轮机组的主要不足体现在热耗率普遍高于设计值。其原因可以归结为以下的五点：汽缸效率偏低、背压偏高、轴封及门杆漏汽量偏大、热力系统泄漏、高压加热器端差偏高。下面只简要的对前两者进行论述：

1）汽缸效率偏低

而分析导致气缸的效率低的原因包括：通流部分结垢以及气封间隙大。如果在进行了相应的检修及调整后效率的增加不太明显，此时可以考虑是否由于隔板的制造或者叶片的制造工艺没有达标所致。

2）背压偏高

汽轮机的热效率受到主蒸汽温度、主蒸汽压力、再热蒸汽温度以及背压等参数影响，而背压在其中的影响力最为明显。如下图为国产600mW 超临界汽轮机组背压的变化与热损耗的关系：

图1 背压对热耗率影响曲线

同时背压的变化、背压的偏离值以及机组的循环水的温度对于热损耗的影响如表1。

表1 背压变化对汽轮机热耗率的影响

而影响背压的因素好包括凝汽设备、真空系统以及循环水系统，具体包括：1）冷却器的冷却水直接的取自循环水而没有经过处理，从而导致循环水中的水生物或者贝类堵塞了冷却器以及真空泵的出力；2）循环水的管道没有设置二次滤网，从而导致在聚水室以及钛管内滋生大量的水生物及贝类，影响了循环的进行；3）胶球的清洗系统效率低下以及循环水的优化空间小，造成传热、凝汽循环不畅。

2 直接空冷汽轮机组存在的问题及其对策

2.1 空冷凝汽器的性能受沙尘的影响

这种现象在风沙现象严重的西北部地区尤为严重，由于沙尘在翅片管的积聚，导致了翅片管的热阻增加，甚至会导致传热性恶化以及堵塞冷却通道的后果。

2.2 空冷凝汽器的性能受风的影响

如果在空冷器的吸入口的附近产生了负压区，那么本该吸入风机的空气就会散入空气一部分，从而导致了吸入的空气量减少。此外还会造成吸入口的温度高于周围环境的温度以及热气流动不畅的后果。

2.3 空冷凝汽器在冬季冻结

空冷凝汽器在冬季冻结的原因主要有：排汽的放热量小于管束的散热量、管排间流量不均、凝结水再冷却、不凝气体聚集形成死区。

2.4 凝结水溶氧超标

溶解氧的含量直接的影响到系统的真空状态、降低了换热的效率、加剧了设备及管道的腐蚀。因此可以采取以下的措施：控制凝结水的过冷度、提高机组的真空严密性、改进补水方式、提高凝结水箱的除氧效果。

3 电厂汽轮机机组节能措施

3.1 优化循环水泵运行方式

现今大型变电站的通常规划尽管已经使用了规划多台同等级的机组的方式，但是在循环水的系统设计中依旧沿用单元制的方式，因此极大的限制了机组的经济效益的提升。以南方某地区为例，一般为600mW的汽轮机组配备2台循环水泵，除了在冬季使用一台外，其它季节使用两台同时运行。由于循环水泵的耗能巨大，几乎占据电厂用电的7%，因此可见循环水系统与节能、经济之间的关系。为了优化循环水泵的系统、提高效益，可以在循环水的各单元之间增设联通管。这样的设计有两个优点：不仅可以实现各单元的独立的运行，同时还可以实现机组间的协同工作。实际的应用中可以冷端的实验以及凝汽器理论计算来获得不同的负荷以及不同的水温条件下的最佳适用循环水的用量。从而可以在调整水泵的运行方式的基础上达到既满足实际的需求又可以降低能耗。

3.2 合理使用减温水

当今的电厂汽轮机组常使用减温水来进行再热、主蒸汽温度。当减温水从省煤器的出口提供时对于机组的经济效益没有明显的作用，但是当减温水从给水泵的中间抽头或者出口提供时，就会由于缺少了高压加热器的作用而降低经济性能。并且随着机组的负荷的降低，减温水带来的经济效益越小，对于热耗率的影响也越为明显，因此要在低负荷时慎用喷水减温。从节能的角度考虑，应该在锅炉的烟气侧实施对于锅炉的调温，尽量的减少减温水的使用。

3.3 检修系统内漏

系统的内漏不像系统外漏可以被及时的发现并消除。而且系统的内漏常常的发生于疏水系统。在这里有着较多的气动调节阀，并且由于疏水阀的两边存在着较大的压力差，从而造成无法闭合严密，并且这种现象会随着停止与启动的次数增加，于是内漏不可避免的要发生。

因此如果汽轮机厂可以利用大小的检修机会进行阀门的检修、更换，达到阀门闭合的良好，那么就可以有效的避免内漏的发生。

3.4 合理选择配汽方式

我国国产的大型汽轮机组一般在刚投入使用中采取单阀的控制方式运行，但是经过一段时间的磨合就会转为顺序阀的控制方式。因为这样可以提高机组的经济性。但是实际中的使用情况却非这样。因此为了考察单阀控制和顺序阀控制对于机组的耗热率的影响，经过对国产引进型600mW的性能测验得出结论：在低参数或者冷启动下的变负荷运行的过程中适于使用单阀的控制方式，以达到加快机组的热膨胀、减小应力以及缩短启动时间的目的；相对的在额定参数不变的条件下可以使用顺序的控制方式以达到减小节流损耗、提高汽轮机效率的目的。

此外如果使用的是空冷器时还可以将空冷的废气输送到锅炉的送风机，做好防尘、防风、防冻的工作等。

4 结论

大型的汽轮机在国民的生产生活中发挥着巨大的基础作用，为推动者我国的经济的发展提供了能源保证。因此探讨电厂汽轮机面临的困难有着重要的现实意义。这里主要以我国的600mW的汽轮机组为主要对象，还探讨了常用的空冷在实际的使用中所面临的问题，但是并没有给出行之有效的解决方案。同时在节能减排的大背景下，作为耗能的大户的电厂更要从基础做起，在生产的各个环节注重节能的理念。

[1]王佩璋.我国大型火电直接空冷技术及设备的研究与应用[J].发电设备，2006，20(1)：33-37.

[2]王佩璋.直接空冷技术的应用与技术条件[J].电站辅机，2007(1)：22-27.