1000MW火力发电厂汽轮机组节能降耗研究

薛钧赢

国华徐州发电有限公司

1000MW火力发电厂汽轮机组节能降耗研究

薛钧赢

国华徐州发电有限公司

国家多部门联合颁布的《煤电节能减排升级与改造行动计划》(发改能源[2014]2093号)中指出：到2020年，所有在服役的燃煤发电机其能耗不得超过310g/kW·h，其中发电量在60kW·h及之上的机组能耗不能超过300g/kW·h，其他低发电量机组经过改良后均可达到大气污染物排放标准。为确保这一目标的达成，对机组整机性能进行测试和诊断，找出节能突破口，寻找对比相关改造技术，使技术改造适当领先，投资经济合理，最终选择最优改造方案是非常必要和迫切的。

1000MW；火力发电厂；汽轮机；节能降耗

1 火力发电厂汽轮机节能降耗的可行性

1.1 技术方面

早在20世纪末，我国就对老式汽轮机开展了一系列的技术改革。历经多年的实践，我国在汽轮机节能方面的革新已取得了很大的成就。经过技术改造之后的汽轮机不但可以有效降低能耗，同时还能够有效地提升热效率，提高能源的转换率，而且还可以有效提升汽轮机运行的安全性与稳定性。因此，目前我国已充分具备对汽轮机实行技术改造与技术节能的基本条件。

1.2 经济方面

在对火电厂的汽轮机实施技术革新以前，必须要首先了解技术革新后的成本收益，从而尽量避免为实现节能目的而投入太多成本现象的发生。通过大量的革新成功案例分析可知，与对现有汽轮机实施改造花费的成本相比，购买新式汽轮机所花费的成本要高出很多，并且经过一系列的改造后，可以大大降低汽轮机的能耗量，同时不会影响到火力发电厂的经济效益。

2 火力发电厂汽轮机能耗高的原因

2.1 水冷凝汽器存在的问题

凝汽器在发电机组中具有非常重要的地位和作用，如果凝汽器出现问题势必也会影响汽轮机组的运行效率和耗能量，一般情况下，其经常存在以下几点问题：1.冷却水水质较差，含有一定量的杂质，这极易导致凝汽器钢管壁上发生结垢现象，从而影响汽轮机的排气换热运行效率。2.耗水量比较大，在水冷凝汽器发电机组中，大约有超过90%的耗水量是在冷却塔内被蒸发掉的，而蒸发这些水又消耗了许多热量，所以说资源和能量浪费的问题较为严重。3.凝汽器泄漏问题，如果凝汽器发生泄露，则会导致一部分冷却水进入锅炉中，从而使得给水质量变差、汽水的品质也由此超出相关标准，比如说盐分超标、酸性增加等等。此外，当调节汽门和主自动汽门严重积垢时，会发生卡涩问题，从而导致机组超速。

2.2 汽轮机本体方面

在进行上述机组的诊断试验中，工作人员发现了问题：汽轮机各气缸均无法实现内效率的达标，其中尤以低压缸最为明显；汽轮机通流时的温度与压力值相对较高；轴端、平衡盘及各级通流汽封性不佳。得出了该机组在额定参数和1000MW铭牌功率下，热耗率和设计值存在一定的差距，也就是汽轮机本体的一个重要性能指标——汽轮机缸效率低，对整个机组的煤耗造成了极大影响。

2.3 热力系统方面

热力系统与辅助设施存有的故障不仅会威胁机组运行安全，还会影响其经济效益的充分发挥。其主要问题可归纳如下：一是冷却端设备配置不齐，凝汽器真空度不足；二是回热系统存在加热差值大、加热器运行水文异常；三是疏水系统设计不合理，阀门内漏明显；四是热力系统结构过于复杂，冗余过多，易出现内漏事故。

3 完善1000MW火力发电厂汽轮机节能降耗

3.1 降低冷却水温

在开式循环系统当中，外界的自然条件会直接决定冷却水的温度。然而在闭式循环系统中，影响冷却水温度的因素不仅包括自然条件，同时还要受到设备运行情况的影响。所以，为了能够定期、有效地检查循环水的水质，要深入分析实际情况，必要时可以加入一定的药品。在冷却水塔运行过程中遇到障碍的时候，其出水口的温度会大大提升，必须要严格制定与充分贯彻落实维护责任制，要定期检查水塔内部的填料、喷嘴以及排水槽的运行情况，从而有效防止发生局部阻塞而对冷却效率所产生的不良影响。

3.2 汽轮机组本体优化

1)安装质量：在安装质量方面主要体现在通流部分的间隙。电厂对这部分应该要重视，通过检修调整是可以得到改善的。

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，以便于降低二次流损失，提升热效率；低压次末级拉筋型动叶更换为整圈自锁阻尼型长叶片，以更好地保障末级叶片的运行安全。

3)汽封结构改进。将高压叶片顶部两齿平汽封形式更改为四齿高低齿汽封，以降低漏气损失；对低压末级及次末级动叶顶部增设汽封，并缩小动叶顶部间隔，缩减漏气量的同时提升各级效率。

4)缸体改进。对各级内缸及静叶持续实施优化改进，以提升各缸工作效率；对高压进气管实施弹性密封改造，增加密封环数量，以便减小漏气损失。

5)调节级改进。选用高效平衡动叶并改良动叶围带结构，增多叶顶汽封齿数量，降低漏气损失；静叶选用子午端壁型线，降低二次损失。

3.3 保证凝汽机处于最佳真空状态

凝汽机作为汽轮机组的重要组成部分，其主要负责将汽轮机的排汽冷却凝结成水，从而产生高度的真空，促使进入汽轮机内部的蒸汽发生膨胀直至低于大气压，以此来增加做功。所以，为了达到汽轮机组节能降耗的目的，我们必须保证凝汽器处于最佳的真空状态。具体措施有以下几点：1.定期清洗冷却面，确保具备良好的传热效果。2.科学降低凝汽器的热负荷，以此提升其热效率，可以在凝汽器喉部添加雾化式喷头，有效吸收部分凝汽器凝结热。

总的来说，火力发电厂汽轮机组节能降耗是一项综合性、专业性和系统性都比较强的管理工程，想要达成节能降耗的目标首先应充分了解汽轮机组的构造、工作原理及整个发电机组的运行原理，然后对汽轮机组各组成部分对耗能量的影响展开分析，最后通过排除故障、消除不利影响、加强管理等措施来提升汽轮机组运行效率。

[1]敖中流.火力发电厂汽轮机组节能降耗措施探讨[J].中国新技术新产品，2013，18：100-101.

[2]张辉.火力发电厂汽轮机组节能降耗措施浅析[J].山东工业技术，2014，19：155.

[3]赵向富.火力发电厂汽轮机组的节能降耗措施研究[J].中国新技术新产品，2015，13：68-69.