发电厂汽轮机及其辅机设备节能技术探讨

徐建

摘要：汽轮机技术逐步完善在一定程度上提升了汽轮机及其辅机设备的热效率。在经济大环境与市场经济推动下，电力行业面临节能增效上的压力，需要全面提升发电厂汽轮机及其辅机设备的运行效率，尽可能降低能源方面的消耗，逐步提升其社会效益与经济效益。燃煤电厂中，锅炉、汽轮机以及辅机部分是主要的能耗装置，对其采取有效的节能措施是促进燃煤电厂能够永续发展的重要措施。为此，我们可以通过降低锅炉的热损失以及提高锅炉的燃烧率来减少锅炉的能耗，而对于汽轮机和辅机部分，我们可以采用优化高压缸、低压缸以及循环水泵、水循环系统等重要组成部分运行方式的方法来降低汽轮机、辅机部分的能耗，从而实现燃煤电厂的节能。

关键词：发电厂;汽轮机;辅机设备;节能技术

一、发电厂汽轮机及其辅机设备运行现状和节能目标

1.1发电厂汽轮机及其辅机设备运行现状

运行现状主要体现在以下几方面：①环境污染严重。现阶段，我国环境污染日益加剧，生态被严重破坏，其趋势还没有得到完美的控制。据统计，每年二氧化硫的排放量达到2000万吨，而燃煤排放的烟尘和二氧化硫站总排放量的70%～80%。同时我国25%的煤炭都是含硫量大于等于2%的高硫煤，而煤炭总量的50%被应用于发电，由此导致发电厂中排放的二氧化硫非常多。这种情况会引发人们呼吸系统疾病，使哮喘病加剧，并且引起胸部不适和头疼等症状。因此，对发电厂汽轮机及其辅助设备进行节能是非常有必要的，能够有效减排，对环境保护十分有力。②加热系统运行现状。现阶段，在汽轮机运行过程中，加热系统已不能满足其给水旁路运行、散热损失以及端差损失的需求。一般情况下，加热系统的各个环节都会参与汽轮机组的运行，但是一旦其中某一环节出现问题，就会使其运行受到影响，从而使发电厂经济性能受到影响，因此，对加热系统的性能进行改造，具有巨大的节能空间和潜力。

1.2 发电厂汽轮机及其辅机设备的节能目标

发电厂汽轮机及其辅机设备的节目目标主要从两个节能指标上进行考虑：①宏观节能能量指标。到2020年时，我国每万元的GDP煤炭能耗从标准煤2.68t逐渐下调到标准煤1.54t，同时在2003～2020年期间，每年平均的节能率要达到3%，其节能能力要达到标准煤14亿吨，相当于使二氧化硫总排放量减少2100万吨。真空严密性每降低1kPa，热效率会降低0.2%，而煤耗会增加0.564g/（kW·h），②单位能耗指标。我国在2010年总体能耗节约就已经达到了20世纪90年代的国际先进水平。预计到2020年接近或者是达到现代国际的先进水平。发电厂煤耗在2020年预计可达到标准煤320g左右，而且预计排烟温度会提升到3～8℃，且锅炉效率与原来相比将会提升0.2%～0.5%。机组的给水温度每降低1℃，热效率会降低0.03%，而煤耗会增加0.084g/（kW·h）。

二、汽轮机及其辅机设备的影响能耗因素

2.1 能耗因素

汽轮机汽缸是相对封闭、性能良好的气室，阻断汽缸内的气体和外界的空气，同时将蒸汽转化成机械能。气缸内缸和外缸间存在着空气夹层，工作过程中，热辐射作用促使内缸热能向外缸传递，夹层内气流在某种程度上实现气缸预加热，为气缸内的工作效率提供保障。汽轮机及其辅机设备工作过程中，气缸内喷水量直接影响气压与温度。热能持续供应的状态下，喷水量和空气之间比重逐渐增加，这就使得热能消耗也逐渐增加，汽轮机及其辅机设备工作效率处在比较低的工作状态，热能损耗问题也比较严重。蒸汽压力与温度变化也会影响汽轮损耗，实际操作过程中，需要保证锅炉冷水壁与过热器内部保持清洁状态，同时汽轮机辅机管线路合理性与封闭性也需要保证。

2.2 调整因素

汽轮机及其辅机设备的运行调整合理性对整体节能降耗有效性产生直接影响。汽轮机及其辅机设备在运行调整过程中主要包含6个方面的问题。（1）未优化循环水运行方式，进而未及时维护二次滤网，最终造成了堵塞，或者是真空泵冷却水的温度过高等造成凝汽器真空偏高。（2）机组启停时，若是暖机时间的调整不够恰当或者是调整过长也容易产生机组跳闸，这就使得机组由于频繁的开机停机而造成能耗增加。（3）机组由于运行调整不够恰当造成了各项参与和实际负荷之间存在不符情况，这就使得能耗增加。（4）一部分并没有应用新型技术或者是参与改造旧机组，比技术创新机组的能耗高。（5）凝结水泵的运行方式不够合理，由于未合理进行环节调整促使汽轮机及其辅机设备的运行能耗随之增加。（6）加热器的水位设定方面不够合理，或者是由于水位设定过高，或者是水位设定过低。

三、汽轮机及其辅机设备的节能途径

3.1改造锅炉水泵

汽轮机及其辅机设备改造节能技术时，需要针对原能耗较高锅炉水泵換成能耗相对较小上水泵。启动机组前或者是锅炉汽水系统的上压试验过程中，可以选择能耗相对较小的上水泵上水，锅炉点火后则需要完成升压后启动电泵，这样有利于降低汽轮机及其辅机能耗。

3.2改造凝结器系统

一般情况下，降低的压力值越大，代表蒸汽做功就会越多，这种情况，需要凝结器系统中的压力始终保持真空状态。这样才能为汽轮机及其辅机设备的做功效率提供保障，同时不仅可以减少煤耗，而且还可以提高汽轮机及其辅机设备的经济效益。节能技术在凝结器系统中的应用主要体现在以下几点：①反复试验凝结器中凝汽器的真空严密性。定期试验真空严密性，如果发现其真空严密性不合格，那么需要进行及时的堵漏和维护。在此期间，真空严密性每降低1kPa，热效率会增加0.2%，而煤耗会增加0.564g/（kW·h），②定期对抽气设备进行维护。相关工作人员要定期的检查抽气器内部的工作水箱水位，确保其中的水位始终保持正常，同时还要保证其水温小于26℃。③对循环水水质进行严格控制。工作人员要实时监控循环水水质，降低凝汽器中铜管出现积垢的概率，从而提升换热效果。同时还要检查胶球清洗系统，确保其工作效率，提高其换热效率，这样才能够达到节能降耗的目的。

3.3优化抽气设备的运行方式

抽气设备是汽轮机重要的辅机，抽气设备能够抽出汽轮机在工作过程中漏入凝汽机中的空气和其他气体，从而能够保证其能够在真空环境下工作。而据笔者的工作经验发现，抽气设备的工作效率受液体的温度以及吸入口的压力以及温度等的影响，因此我们可以调节上述因素从而促使抽气设备的高效工作。经过实践证明，抽气设备的工作能力随着工作液体温度的升高而降低，因此夏季时抽气设备的工作效率低下，使得其能耗过高。因此当温度过高时工作人员可以采取低温水冷却工作液温度的方式来给抽气机的工作液进行降温。

3.4改造加热系统技术

发电厂汽轮机热力系统主要借助煤燃实现加热给水，煤处在燃烧加热水的过程中，不仅会造成一部分热量损失，还可能由于水的初始温度过低造成能量更多损耗，这就使得锅炉热效率降低，那么就需要严格控制水温。首先，确保高压加热器的投入率。汽轮机机组正常启停时需要严格的按照相关规程操作，及时投入或者是解列高压加热器。为了能够有效规避汽轮机运行过程中高压加热器解列，工作人员需要合理维护高压加热器，这样能够规避由于人为失误或人为疏忽产生的不必要能源损耗。其次，重视加热器维护工作。工作人員需要重视检查和维护加热器冷却水管等相关设备严密性，若是冷却水管产生泄漏问题，那么可能造成水污染，若是水室隔板产生泄漏，那么则可能造成一些高压给水中冷却水无法通过的问题，这就使得给水的温度过低，能源损耗较为严重。因此一旦发现了加热器系统产生漏点，需要及时维护与堵漏。最后，确保加热器处正常水位。若是汽轮机加热器内水位比较高，可能出现淹没，需要减少换热面积，同时造成换热效率降低。此外，还可能由于疏水倒流入汽轮机对机组安全产生影响。

四、结语

综上所述，我们要提高电厂的辅机设备的节能功能的同时，寻找替代性的能源。我们更要在借鉴先进工业国先进的节能技术的同时，根据我国的实际情况，实事求是地自主研制出适合我国实际情况的节能方法，从而达到降低生产成本、减少污染的目的。从而更好的保护生态环境，提高我国人民的生活质量。

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