火力发电厂汽轮机组节能降耗措施分析

摘要：作为我国电能生产与供应的主要部门，火力发电厂的能耗情况会直接影响到我国经济水平的发展，因此必须要注重火力发电厂的节能降耗。文章探讨了火电厂汽轮机组节能降耗的具体措施，希望可以有效促进火电厂节能降耗，从而保证火电厂经济、稳定地运行，有效推动火电厂的可持续发展。

关键词：火力发电厂；汽轮机组；节能降耗措施；电力能源；电力生产 文献标识码：A

中图分类号：TM621 文章编号：1009-2374（2015）25-0112-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.25.055

作为我国电力能源生产及供应的一种主要模式，火力发电在我国电力生产领域中占据重要的地位。煤炭资源是我国火力发电所用到的主要资源，而为了能够充分实现节能减排的战略目标，就必须要充分重视电厂的节能降耗，作为电厂的重要组成部分，汽轮机组能耗量较大，因此必须要采取有效措施实现汽轮机组的节能

降耗。

1 影响火力发电厂汽轮机功耗的主要因素

1.1 出力系数的影响

在火力发电厂汽轮机运行的过程中，其能耗会受到出力系数的较大影响。而在我国电力网络运行过程中，电力负荷会存在很大幅度的变化，极易造成较大的峰谷起伏，因此，为了能够有效适应电力负荷的波动，汽轮机必须要进行不断调整，而在此过程中也会增大其能

耗量。

1.2 气缸效率

通过对我国火力发电厂生产运行情况分析可知，目前我国自行生产的设备在维护与安装方面都存在着不同程度的缺陷。在一般情况下，从设计方面分析可知，汽轮机组的气缸效率会远远低于其设计的数值，这与国际水平相比还存在着一定的距离。无论在何种工况下，气缸效率的下降都会对整体能源的消耗能量产生一定的影响，因此就大大增加了汽轮机的能耗。

1.3 温度与气压的影响

在通常状况下，温度与气压会直接影响到火力发电厂汽轮机组的运行效率，假如燃烧调整不到位，并且水压不够高，那么就会增大主要蒸汽的流量，降低机组的蒸汽气压，从而影响到汽轮机组的运行情况。在汽轮机运行中，假如存在喷水量较大、燃料供应不足或者是吹入空气比重增加，一旦热器存在积垢现象，就会大大增加机组的热量消耗，从而降低其运行效率。

1.4 流通性的影响

流通性是在火力发电厂汽轮机组运行过程中，影响其气体做功的主要因素之一。假如在机组运行过程中，气流量以及流通面积得到了有效改善或是增大，那么就能够有效地提升机组的缸内效率，从而降低机组的

能耗。

2 火力发电厂汽轮机的基本特点与工作原理

2.1 基本特点

火电厂的汽轮机主要是以蒸汽为工质，把热能逐渐变成可以供应发电机发电所需机械能的一种设备。目前电厂主要设备的两大主机分别为发电机以及汽轮机，其主要具有如下特点：（1）具有较高的热效率。实际上，供热机组的热效率高达80%，而凝汽式汽轮机组的综合热效率也可以达到40%；（2）具有较高的热经济性能；（3）具有较长的使用寿命，经久耐用，可以使用各种比较廉价的燃料等；（4）作为一种可以连续工作的回旋机械，汽轮机的单机功率非常大；（5）在运行过程中，汽轮机主机具有较高的稳定性能，事故的发生率很低，在通常状况下，使用三年左右以后才需要进行一次大型维修，这也使得设备的利用率大大提升。

2.2 工作原理

由于汽轮机主要是一种能够借助蒸汽的热能完成做功操作的旋转机械，所以其工作原理即为把热能转变成机械能的基本理论，其中主要包括以下两种原理：（1）冲动作用原理。此原理主要指的是在汽轮机当中，在高速蒸汽通过动叶汽道的时候，其流动方向会发生变化，所以会对叶片构成一定的冲动力，进而推动叶片发生转动，并产生机械功；（2）反动作用原理。此原理主要是指在汽轮机当中，当蒸汽在由动叶片所组成的汽道当中逐渐发生膨胀与加速现象的时候，其流动方向会发生改变，所以就会对叶片产生一定的冲动力，从而推动叶片发生转动，进而做功。

冲动作用原理的基本特点是汽流在动叶汽道中并没有发生膨胀与加速，而仅仅是方向发生改变。而反作用原理的基本特点是汽流在动叶汽道中不仅会改变方向，并且还会发生膨胀与加速。

3 火力发电厂汽轮机组节能降耗措施

3.1 保持凝汽器的最佳真空状态

对于凝汽器而言，其主要作用是通过冷却与凝结的方式将排汽转变为水，然后形成高度真空状态，而进入汽轮机的蒸汽可以发生膨胀，直至达到低于大气压值的时候而进行做功。作为汽轮机的主要构成部分，凝汽器会直接影响到整个机组运行的安全性和经济性。因此，为了充分保证凝汽器的经济性与安全运行，首先必须要使得凝汽器能够处于一种最佳的真空状态，而这也是能够有效降低汽轮机组耗能的重要手段。

3.1.1 降低凝汽器的热负荷。在火力发电厂汽轮机组中，采用合理的手段有效降低凝汽器的热负荷，可以有效提升汽轮机组的热效率，关于如何才能有效降低凝汽器的热负荷，目前主要有两种做法：（1）可以将表面式加热器加设到排汽缸喉部以及凝汽器上部之间，这样就可以将表面式加热器的入口位置与工业水系统充分连接起来，而表面式加热器的出口位置又与化学供水系统进行连通，这样就可以大大提升高热效率，从而降低凝汽器的热负荷；（2）将雾化喷头装设到凝汽器喉部，这主要是由于雾化喷头可以通过热传输的方式吸收蒸汽凝结热，从而使其能够与除盐水形成一种混合式凝汽，有效降低凝汽器的热负荷，进而为最佳真空的形成提供有力保障。需要注意的是在进行整改时，必须要根据不同设备的要求与条件，选择不同的做法。尤其是第一种做法还存在一些不足之处，其可能不会产生一定的汽阻，从而增加凝汽器的质量负荷。因此，在选择时要给予格外注意。

3.1.2 清洗冷却面。当汽轮机凝汽器的冷却面出现污垢以后，就会大大增加凝汽器冷却管的内部阻力，进而对凝汽器的正常运行产生一定的影响。因此，必须要采取有效措施清理冷却面。目前常用的清理冷却面的方法有两种，即为干洗法与酸洗法。（1）干洗法。为了能够准确地判断凝汽器的冷却面是否洁净，唯一也是最有效的办法就是比较凝汽器运行以后的各数据参数，一旦数据存在不同，那么就说明冷却面存在污垢。而在大部分情况下，在冷却面污垢产生的初期，其结构往往会非常疏松，那么往往就会在表面上呈现出淤泥沉积的现象，在这种情况下就可以选用干洗法来清洗冷却面；（2）酸洗法。在凝汽器冷却面产生污垢的后期，如果只是采用干洗法是不能够有效清除其表面污垢的，那么这时就可以把除氧器所形成的热水灌入到凝汽器中，直到灌满为止，然后再借助风机对冷却管内部进行加热吹干操作，而在热风的作用下，就会逐渐出现硬化结痂现象，之后再利用冷水冲洗的方法就可以有效除去冷却面上的污垢。但是还存在一种特殊现象，那就是凝汽器冷却管中的污垢在历经长时间的沉淀以后，其硬化程度就会大大提高，并且会对真空产生较大的影响，此时如果仍旧采用上述方法是不能够将冷却面的污垢除去的，那么此时就应该采用酸洗法。

通常都会选择浓度为5%的氨基磺酸作为酸洗剂，并且依据腐蚀速率的大小，可以在酸洗剂中加入浓度为20%的氢氟酸、浓度为0.5%的酸缓释剂以及铜缓释剂，并且要加入适量的渗透剂等，而且要严格地控制清洗的水温，要保证水温保持在40℃左右，要将水流速度控制在0.1m/s左右，并且最好是选用循环冲刷的方法。要根据酸度的大小来选择清洁度的测定标准，如果连续两次的酸度都相同，那么就说明清洗已经实现了预期的目标，在这个时候再利用高位冷却塔水实施反向的冲刷操作。在通常状况下，经过酸洗操作以后，冷却铜管往往会发生黄铜色的改变。

3.1.3 提升真空系统的严密性。为了能够充分保证真空系统一直维持在一个定值状态，因此就必须要加强真空系统的严密性防护，要尽可能地使得真空系统能够做到丝毫不漏以及严格防守，要定期地检查真空系统与凝汽器是否发生泄露，一旦发现泄露现象就立刻采用有效措施给予解决，只有这样才能充分保证真空系统的严密性。而且在日常工作中，还要实时地监测抽气器的喷嘴不能出现堵塞以及变形的现象。要根据外在负荷具体的改变情况，及时、合理地调整汽轮机轴封蒸汽压力数值。而且为了充分保证真空系统的严密性，还要严格地检验与控制负压系统的阀门，让其在任何情况下都不能出现松动现象。

3.1.4 降低冷却水温。作为一个封闭式的循环系统，闭式循环系统处于一个完全封闭的状态，其能够完全不受到任何外界自然因素的影响。而循环水系统设备的运行情况会直接决定着冷却水温度的高低。一旦冷水塔设备产生异常现象，那么往往就会大大提升出口温度，进而丢失冷却效果。因此，为了有效防范此现象的发生，往往采取的措施是派专人定期地检查以及维护水塔设备，而且要记录配水槽填料等重要部位的工作状态，并且对具体情况进行归档登记，对于出现的各种问题，都必须要采取有效措施给予及时与合理的处理。

3.2 提高给水温度

在火力发电厂汽轮机组运行的过程中，给水温度的高低会直接影响到锅炉的燃料消耗量。假如给水温度较低，那么就会提升锅炉燃烧所用煤炭的消耗量，从而造成一定的经济损失。而且给水温度低，则会提高锅炉排烟量温度，从而加大由于排烟而导致的热能损失，进而大大降低锅炉的生产效率。

3.2.1 保证高加投入率。所谓的保证高加投入率即为在汽轮机组进行滑停以及滑启的过程中，及时、有效地控制给水温度。在机组启停的过程中，要及时裂解或投入高压。要采取有效的措施控制违规操作行为的发生，尽可能地采用有效手段保证高压水量水位的稳定性。在情况必要的时候，要清理高压加热器中的换热管，使其能够一直清洁与干净，这样可以有效降低换热管污垢部位的温差热力以及热应力，从而避免其产生泄漏现象。

3.2.2 重视检漏操作，保持正常水位。加热器铜管检查属于一种漏点检查，其主要是检测高加筒体以及水室隔板的密封性。要检测水室隔板有没有存在漏点，一旦水室隔板的加工焊接不够完善，那么就会出现质量问题，而通常状况下会导致高压给水“旁门左道”，从而影响到蒸汽与给水的热量交换，导致给水温度无法提高。一旦加热器受热面筒体产生密闭性不良的问题，那么就会造成蒸汽阻塞，从而导致给水的热量交换大大减少，最终降低给水温度。而且为了能够充分保证回热系统的正常、稳定运行，就必须要保证加热器能够一直维持在正常水位的状态下运行。需要注意的是，如果凝汽器的水位过高，就特别容易导致凝结水位超过钛管，进而使得凝结水发生加深冷却变化，从而导致汽轮机组的冷源发生损失。

3.3 降低机组启动、运行与停机能耗

在汽轮机启动的过程中，其主汽压力高往往会采用开高低旁的方法，将其运行压力值维持在2.5～3MPa之间，而利用切换手动操作，可以将真空压力数值控制在65～70kPa的范围内，这样就会大大增加汽轮机的蒸汽量，从而造成大量的蒸汽进入到系统内，提升了汽轮机组暖机的速度，缩短了启动时间。而且适当地加大蒸汽量可以有效控制系统的胀差值，从而有效缩短并网时间。在汽轮机运行时通常是采用定-滑-定的方式，假如负荷比较低，那么就必须要采用低水平定压模式，从而充分保证水循环以及燃烧的稳定性。要严格控制给水泵轴的临界转速，并且可采用喷嘴调节的方法适当地调节高负荷区域，从而有效提高汽轮机组的运行效率。

在一般状况下，汽轮机组都是采用滑参数停机操作，这种操作方式具有以下两种优势：（1）在锅炉还处于一种高温状态的时候，充分利用其高温持续状态能够为发电提供有力帮助；（2）此操作还能够有效降低各个其他相关设备的温度，从而为设备的检修与维护工作提供便利。

4 结语

总而言之，汽轮机是火力发电厂的主要耗能设备，实现其节能降耗能够有效提升火力发电厂的经济效益，保证火力发电厂的安全、稳定运行，从而促进火力发电厂的可持续发展。而汽轮机组的节能降耗工作非常复杂，因此，火电厂要不断探索与研究，积极引进更多先进的技术，采取更多科学有效的措施努力降低汽轮机组的能耗，进而有效提升火力发电厂运行的经济性与稳定性，推动火力发电厂的蓬勃发展。

参考文献

[1] 曹中华.电厂汽轮机节能降耗的主要措施分析[J].硅谷，2014，9（1）.

[2] 陈磊.汽轮机运转的节能降耗措施分析[J].科技创新与应用，2013，15（6）.

[3] 张斌.发电厂汽轮机运行节能降耗的措施探讨[J].科技风，2014，22（5）.

[4] 张红霞.火电厂节能降耗的必要性与措施研究[J].沿海企业与科技，2010，9（2）.

[5] 刘志鹏，李梦洁.对火电厂汽轮机辅机运行方式分析[J].城市建设理论研究（电子版），2014，6（6）.

[6] 方庆海.火电机组节能潜力诊断方法研究与应用[J].动力工程，2011，9（11）.

[7] 孙逊，李光辉，董凤仁.发电厂汽轮机及其辅机设备节能技术[J].中国高新技术企业，2012，3（17）.

作者简介：李书慧（1987-），男，内蒙古准格尔人，神华内蒙古国华准格尔发电有限责任公司助理工程师，研究方向：火力发电厂节能环保。

（责任编辑：秦逊玉）