探究燃煤电厂汽轮机节能降耗的方法

杨斌

燃煤电厂在国内发电企业中占据相当大的一块比重，这些电厂的经济运行直接影响到能源的节约和发电成本的高低，进而影响到发电企业利润的大小。所以实现燃煤电厂的节能减排既是环境保护的要求也是燃煤电厂提高盈利能力的有效途径。燃煤电厂涉及到的主要设备包括锅炉、汽轮机、发电机、凝汽器、高压加热器、除氧器、低压加热器以及省煤器等设备。汽轮机是燃煤电厂中将蒸汽的内能转化为机械能的重要设备，汽轮机能量的合理利用直接影响到电厂对能源的利用率。提升汽轮机效率，实现汽轮机的节能降耗具有深刻的现实意义。实现汽轮机的节能降耗一般可以从三个方面入手：汽轮机本体的改造、汽轮机冷端优化以及汽轮机运行优化。

一、汽轮机常见的能源浪费问题

了解汽轮机常见问题是改进汽轮机实现燃煤机组节能减排的前提，汽轮机能源的浪费一般是由多方面引起的，一方面汽轮机长时间运行难免会发生一些常见的故障，无法及时处理就会引起汽轮机运行性能的下降甚至引发安全事故；另一方面即使汽轮机运行正常不存在任何的故障，汽轮机设计不合理不能高效的利用蒸汽的内能将会直接导致能源的浪费，再者汽轮机运行管理不善，使汽轮机长时间处于非正常工况下运行会使汽轮机效率明显下降，最后引起汽轮机运行效率降低的一个重要因素就是汽轮机冷端温度和真空的控制，改进汽轮机冷端设备，合理提高凝汽器真空度将实现汽轮机运行效率的提升。

二、汽轮机本体改造

目前，国内部分机组的汽轮机在设计建造过程与实际运行中存在一些问题，可以通过一些改进实现其运行性能的提升，当然在改造过程中要结合成本和汽轮机运行性能的提升。汽轮机在设计中常见的问题主要包括如下几点内容：（1）汽轮机设计不合理，汽轮机机组通流子午面设计不够光滑，从而造成蒸汽通流过程不必要的能量损失；（2）有些机组的汽轮机叶片仍然采用直叶形叶片，叶形空气动力学性能差，叶型损失较大，通过设计和采用先进的弯扭叶形叶片可以大幅度降低因叶形设计不合理而造成的损失，提高机组的运行效率；（3）由于级组设计的不合理性，汽轮机级间焓降的分配不够合理，级效率低，造成不必要的蒸汽的能量损失，使机组运行性能降低。针对以上问题，本文提出了汽轮机节能改造的几点措施和建议：（1）叶片采用全三维设计技术进行流道优化分析，并且尽量采用目前较为先进的弯扭叶形作为叶形的设计基础。采用数控工艺和设备进行加工，提高加工的精度，降低因叶形设计不合理造成的损失，保证叶片的型线和气动性能符合设计要求。（2）取消高压汽缸法兰螺栓加热装置，采用加厚窄法兰，既能简化结构，又使机组起动时操作方便，充分适应调峰运行。前轴承座定中心凸肩由固定式改为可调整式结构。（3）不改变高压导汽管以及各抽汽口的位置，不改变原来的回热系统。（4）前轴承箱、轴承座安装位置以及汽缸与前后轴承座的联接方式不改变。

三、汽轮机冷端优化

所谓的汽轮机冷端优化，是对汽轮机凝汽器背压进行控制，提高汽轮机末端排汽的压力，从而提高热力系统整个循环的效率，降低机组的能耗，达到节能减排的目的。本文主要提供了两种改造方案：（1）真空系统的改造技术。其实上，在电厂实际运行过程中凝汽器真空的控制对机组的运行是十分重要的一个指标，改造凝汽器优化汽轮机的真空系统可以提高机组的运行效率、性能。真空系统的改造属于发电厂的节能领域中的一项，它主要是针对水环式真空泵的抽气系统设计的一项装置。通过智能的制冷系统，给真空泵提供低温度的水，从而使真空泵的抽气效率提高，并同时降低了凝汽器的压力，通过这种方式提高凝汽器的压力，获得节能的效果。（2）设计时采用双背压式凝汽器，双倍压式凝汽器相对于普通凝器来说有其独特的优势。

四、汽轮机运行优化

汽轮机的阀门调节一般有两种方式。一种为单阀调节，即通过调整汽轮机蒸汽参数来进行调节，这种调节方式难免在调节阀门过程中产生节流损失，造成能量的损失；另一种为顺序阀调节，即通过喷嘴来实现蒸汽阀门的开关，这样做一个优势就是当一个阀门全开时将不会存在节流损失，相对于单阀调节来说可以有效提升机组在非额定工況下的运行效率。当前汽轮机的配汽方式主要是复合型的配汽方式，这种方式在启动或者低负荷阶段，都可以通过单阀的方式来实现汽轮机的运行，也可以在额定负荷下，通过顺序阀来实现汽轮机的配汽运行。但是，这种复合型的配汽方式在高负荷作用时，可以有着相对较高的效率，然而在低负荷作用时，这种配汽方式的弊端逐渐凸显，即节流的损失很大。为了实现汽轮机运行的优化，故对汽轮机的配汽方式进行优化，实现节能降耗、提升经济性的目的。

实现燃煤电厂汽轮机的节能减排是实现燃煤电厂节能降耗提高其运行经济性的重要途径和方法，汽轮机属于燃煤电厂中的大型旋转设备，了解并熟悉燃煤电厂中常见的能源浪费问题是实现电厂节能减排的前提。本文从燃煤电厂汽轮机能源浪费常见问题出发，从汽轮机本体改造、汽轮机冷端优化以及汽轮机运行优化三个方面讨论了汽轮机节能降耗的可行措施和方案。本文的分析结果可以为燃煤电厂汽轮机节能改造提供一些可行的建议。