火电厂汽轮机的优化运行策略分析

2021-09-10刘广振

中国设备工程 2021年16期

刘广振

（国能（天津）大港发电厂有限公司，天津 300272）

随着我国的不断发展，各类建设对电的需求量正日益增长，因此就对火电厂运行提出了更高的要求。在火电厂供电运行过程中，汽轮机有着关键的作用，如汽轮机出现问题将会影响运行稳定性与供电安全稳定性，但由于传统火电发电设备内部结构复杂，如不进行优化将会影响区域用电质量，因此必须结合实际情况进行改革，以此推动经济发展建设。

1 火电厂汽轮机优化的意义

1.1 提供转型发展保障

当前国家以及社会各部门对能火电厂的重视程度正在日益增加，在《电力“十四五”规划》中，火电企业所能支配的发电机组比例从59%减少到54%，电力资源配置的客观现实是逐渐底层化，只能把火电作为基础性支撑的调峰保障。电力的生产和消费呈现新的时代特点，现受到电力行业内部体制改革的双重压迫，已出现力不从心的发展情况，电力供如不进行优化与改进，将会脱离可持续发展的浪潮，因此需要以可持续发展为原则，保证火电厂运行的稳定性。

1.2 满足时代发展需求

现如今能源衰竭的问题正日益加重，内蒙古西部、宁夏、山东、浙江等省份地区其电量的成交数量达到且超出了20%，其原因是由于部分企业不顾高煤价产生的成本恶意低价卖出电力产品，致使电力市场一度失调，甚至部分企业出现了零利润的情况。因此，在汽轮机优化中也需要以节能控制理论为前提，从整体上提高自身经济效益，为后续发展建设做好铺垫。

2 火电厂汽轮机的工作原理

火电是传统的生产方式，也是当前我国最主要的能源产出形式，火电厂对技术要求非常高，整个运行过程中，需要各种设备相互配合，才能形成有效的运行，保证良好的供电用电质量。再经过一系列环形。同时,假设将锅炉视为火电厂的基础设备，那么，根据蒸汽能量与机械能的转换值还可以划分为速度级机、冲动级机和反动级汽轮机。三者的工作原理都是通过蒸汽在喷嘴处膨胀来运行的，需要对此加强关注力度。

表1 汽轮机原理

3 火电厂汽轮机优化运行的要点

3.1 增强资源利用率

火电厂是电力工业中比较重要的组成部分，承担着我国绝大部分的电力生产建设，在当前能源革命新形势下，火电企业汽轮机优化需要以此作为重要的战略方针，进而使火电企业的经济水平不断提升。

3.2 减少生态环境污染

就近年的社会发展环境来看，在我国各大产业在发展过程中，节能环保是其追求的共同目标，尤其是在电厂锅炉设备运行中，单我国能耗问题以及其污染问题相对于发达国家较为严重，因此在当前能源革命背景下创新发展十分必要。同时，在火电厂运行中，对于原材料的使用会直接采取外部能源供应，由于技术理念不成熟，会导致很多原材料浪费，而通过资源应用改革则可以大幅度降低对能源资源的需求量和使用量，实现运行集中管理，真正实现环保建设，凸显出火力发电企业的市场优势。

3.3 提高运行经济效益

火电厂在运行过程中的能源消耗较高，且存在一定的危险性，其中包含装置系统和能源消耗与应用等，一旦发生事故将会造成极大的经济损失甚至是人员伤亡。要想保证火电企业的稳定运行，需要减少其在运行中外界干扰的程度，避免在企业发展运行过程中出现任何隐患问题，因此，为了有效减少运行所产生的风险，必须对汽轮机进行优化，进一步提高火电企业的经济效益。

4 火电厂汽轮机优化运行的策略

4.1 制定合理规划

为了更好地促进火电汽轮机优化工作的顺利进行，需要在优化之前制定相关规划，要求设计人员和管理人员考虑各方面的因素影响，将汽轮机优化流程中各个方面进行有效的控制，充分考虑到改造生产中一些机组逻辑优化问题，降低改造的整体成本，进而提升整体效果和质量，为后期运行以及维护打下良好的基础。同时，需要了解火电企业的主要侧重点，明确测点布置和选型方面的问题，结合多种控制条件与设计要求进行优化，从而提升汽轮运行的稳定性。

4.2 汽轮机优化方向

（1）锅炉改造。锅炉是火电厂汽轮机优化过程中重要的组成部分，锅炉运行过程中，通过燃烧燃料产生热量，热能通过汽轮机会转化为动能。如燃烧部分和热能传递部分，通过热能动力工程可以提升热能的转换效率，在此过程中，可以为锅炉配置计算机设备、感应装置等，以此实现自动化控制，发挥该技术在锅炉应用中的效果。锅炉改造包括燃烧控制器、比例阀、PLC温度控制系统，实际应用中需要对现场电信号与炉内温度进行对比，通过运用数学的计算方式，提高温度转换的效率和控制的效率。转化连接系统通过对温度的测量，实现对锅炉温度的控制，但会出现一定的偏差，因此，必须应用流化床燃烧技术，以此克服传统煤炉燃烧的问题，减少了发电对环境的污染，在绿色可持续发展中有着重要的推广意义。

（2）动力传输系统改造。汽轮机是火电力企业在电力生产过程中较为重要的系统，电厂在实际工作中对汽轮机本体的优化与改善空间相对来说比较小，主要是由于其工作原理、结构和热力性能已经非常成熟。例如，从运行工作控制角度来说，配备监控（SIS）系统对大容量机组实时进行监控,根据机组长期运行所获得的历史数据结合等效焓降原理，计算出加热器端口差值以及耗能差值，从而使操作流程规范化，提升机组效率、减少能源消耗的效果。

（3）汽轮机十字头设计。如汽轮机在运行中出现高调门阀杆与十字头连接不当的问题，圆柱销会因负荷变化冲击而断裂，导致阀杆下沉损伤螺扣，且当螺扣完全损坏后，高调门门杆彻底掉下，此调门就为关闭状态失去作用。基于此需要对进行汽轮机十字头设计，十字头需要按补充加工图严格执行，要求提升螺母上端（左端）与十字头内孔上端设计有3mm间隙，且在加工后需要依次装入垫环、提升螺母，园柱销、螺塞等，其中提升螺母需要与十字头的配合为动配合，而园柱销要求到旋不动为止，阀杆上端与垫环顶死，提升螺母上端与十字头间隙仍为3mm。同时，需要提升螺母上端始终不会与十字头接触，然后旋入阀杆，当阀门关闭时，作用力会传导至垫片，防止汽轮机受到冲击力的影响。

（4）协调控制优化。协调控制能够实现给水流量与主汽流量和机组负荷之间的平衡，将燃料和给水比例的大小调整到适当范围，实现对风量、燃料量和给水流量等要素的控制，在满足汽轮机负荷工作需求的基础上，使直流锅炉所产生的热量与超临界汽轮机消耗的热量形成稳定的平衡关系。同时需要进一步提高受热面的承受压力来提升工质的换热性能，可借助机组调节功能和快速反应的特点实现协调控制，从而保障各项主要参数得到合理调整。

4.3 优化运行的注意事项

在火电厂汽轮机优化前期，应当要求相关的管理人员与技术人员明确改造的目标，进而在优化过程中可以加强技术的指导和管理的控制工作，避免在优化过程中任务量增加的问题出现。在企业相关项目投入使用后，应当对技术、设备、供需、零件的优化做系统性的分析和论证，保证前期优化的安全性；最后，需要保证火力企业能源的利用率能够得到有效提升，结合实际发展情况以及前期所制定的改造目标开展转型发展工作。