电厂汽轮机运行的节能降耗策略探析

马旭

（神华国能宁夏煤电有限公司，宁夏 银川 750000）

社会经济的发展必然伴随着能源的消耗严重，在此情况下电厂也将面临巨大的难题，如何进行节能降耗。汽轮机作为电厂节能降耗设备的主体，为电厂的节能降耗工作带来了不小的作用。为进一步确保汽轮机的运行效率，本文对于汽轮机的节能降耗具体策略进行了较为深入的分析。

1 电厂汽轮机能耗问题概述

电厂使用的汽轮机一般由转子和静子两部分构成，其中转子包括了叶轮、动叶片、旋转部件等；而静子则由气缸、隔板、喷管、蒸汽式、轴承、滑销系统等构成。在电厂运行的过程中，汽轮机就是原动机，其承担着能量转换的重要作用，实现电能、热能以及动能之间的转换。同时分析电厂汽轮机的运行原理发现，汽轮机的能耗问题主要包括了以下内容：

（1）汽轮机自身因为使用年限过长而产生变形、腐蚀以及漏气等问题，从而加大能耗。

（2）对汽轮机进行调节时，汽轮机运行的过程中未对其进行优化，导致汽轮机在实际使用时产生的负荷以及参数存在着较大差异。

（3）汽轮机水冷凝器的真空程度和冷却温度比较高，从而增加了电厂的能耗。因为空气冷凝汽器的运行效率会受到风沙以及环境温度的影响，如果空气冷凝汽器在冷凝的过程中致使冷凝水中含有较多溶氧，将严重影响汽轮机的热量传输，并对传输管道造成腐蚀，汽轮机无法正常运行，设备使用效率降低，从而增加设备能耗。其中，汽轮机的断面示意图如图1 所示。

图1 电厂汽轮机断面示意图

2 电厂节能降耗的主要影响因素

2.1 汽轮机缸效率和机组通流性能

汽轮机在运行的过程中会将其产生的各种能量转换为电能，在转换电能的过程中产生的转换效率也就是汽轮机缸效率，但通过观察分析汽轮机的实际运行效率来看，大部分电厂的汽轮机缸效率相对较低。而汽轮机缸效率越高，那么汽轮机的能耗越高，且随着气流面积的增加，气流量也会增加，能耗也越高。

2.2 汽轮机主蒸汽温度和压力

汽轮机在运行过程中产生的蒸汽压力、温度就是汽轮机主蒸汽的温度、压力。当汽轮机在正常条件下运行时，蒸汽压力越大，蒸汽流量会随之减少，如果不能及时提供燃料，汽轮机主蒸汽压力和温度相应减少，能耗进一步提高。

2.3 汽轮机出力的系数和空气冷凝器

夏季时，我国的整体耗电偏高，电力负荷增加并形成峰值，为确保汽轮机机组安全运行，必须要根据电厂的电力负荷对汽轮机进行科学调整。此外，汽轮机能耗会受到空气冷凝器的影响，如果冷凝器冷凝水中的溶氧过高，汽轮机的运行效率会进一步降低，从而能耗变高。

3 电厂汽轮机运行的节能降耗策略

3.1 汽轮机汽封改造

虽然，大部分的电厂都对汽轮机进行过热力性能测试，但是从测试结果来看，汽轮机的热力性能相对较差，各汽轮机缸的效率基本上都低于预期设计的30%左右，此时汽轮机的热量消耗要比设定值高出210kJ/（kW·h）。不仅如此，由于汽轮机在运行过程中汽封齿会产生摩擦力而导致脱落，一旦汽封齿脱落对于下游的部件会造成较为强烈的冲击而产生安全事故，因此需要对汽轮机汽封进行改造。

（1）要对汽封间隙进行测量调整，在测量隔板数据的实际值、设定值是需要在空港的情况下进行，记录完成后的数据必须要进行匹配筛选，将隔板套装入到汽轮机内缸之后要看汽封环齿环是否发生变形。在重装汽轮机汽封环之前要确定好汽封环的间隙指标数值，装入汽封环后必须要将汽封齿高度控制在0.2mm。在完成汽封环重装工作后，直接测量记录动静间隙的大小，确保汽封间隙控制在标准指标内，然后对汽轮机的实缸整体进行汽封间隙验收分析，对验收成果进行记录并保存。

（2）重新装入汽封之前最重要的就是要拆掉原来的旧汽封，拆除过程中要注意在封闭的环境中进行，因为汽轮机汽封环安装槽内会集聚水垢、铁锈等杂质，使得测量的汽封模块安装与动静间隙距离产生较大误差。因此，在重新安装汽封前必须要根据设计图纸确定汽封的大小以及汽封模块安装的具体位置，且汽封模块极其配件需根据透平级顺序进行编号，经过质量检测后再重新安装。

3.2 冷却塔填料改造

汽轮机冷却塔的冷却过程需要大量的水资源支持，通过大量的水来进行冷却，所以耗水量很大。而如果汽轮机在运行过程中将温度下降每5℃可提高1%的凝汽器真空，汽轮机机组的功率可直接增长1%，相应的能回也会随之降低1%，因此要达到节能降耗的目的就必须通过改造冷却塔填料来降低汽轮机的出水温度。在填料改造的过程中首先要拆掉冷却塔原有的旧托架和填料并更换除水器等，在更换配件的过程中需要在无任何杂物以及浮尘的环境中进行。

首先，用小片距的PVC 白色塑料T 型淋水填料以及H58 等级的玻璃钢托架替换双曲线自然通风冷却塔中旧的S 型填料以及旧的玻璃钢托架，其厚度保持在0.4mm 且填料块高度不超过1m，在现场进行组装之后将其放入到冷却塔中。现场进行组装后再铺设，且重新安装的不锈钢带配水管的宽度和厚度保持在15mm、0.9mm。在对冷却塔填料进行改造后，冷却塔的冷却效果更好，且冷却塔的淋水填料的波形、换热面积等经过调整后可有效降低汽轮机的运行温度，从而实现节能降耗的目的。其中，汽轮机冷却塔结构示意图如图2 所示。

图2 汽轮机冷却塔结构示意图

3.3 机组中水的温度

水温是影响汽轮机运行效率的重要因素之一，是因为水温会影响汽轮机燃料的使用，水温过低会影响燃料的燃烧，从而降低汽轮机的运行效率，使得汽轮机的燃料消耗增加，导致汽轮器热量损失严重，这样不仅降低了汽轮机运行中能量的转换，更增加了汽轮机的能耗，因此必须要将水的温度控制在合理的标准之内。汽轮机运行时，还需要时常对汽轮机进行检查，降低汽轮机安全隐患的出现。除此之外，加强对设备的维护，维修人员必须要定期对高压加热系统管道进行清理，从而确保高压加热系统的供热效率，做好管道的渗漏检查，避免因供热管道泄漏而影响能量转换效率。

3.4 汽轮机的凝汽器

汽轮机凝汽器的节能降耗措施包括：

（1）汽轮机凝汽器出现问题时的对策，为有效增加汽轮机凝汽器真空，必须要组织凝汽器发生泄漏，确保汽轮机的组件密封性。

首先，维修人员要定期为汽轮机进行安全检修，当汽轮机出现安全隐患时要及时解决，从而确保汽轮机的安全运行；其次，凝汽器管道在长期使用的过程中会产生大量的水垢，直接影响了机组运行过程中的能量转换效率，大大降低了热量转换，为防止此类情况发生，维修人员要定期清理凝汽器管道内的水垢，以防止水垢堆积在管道内。改良汽轮机凝汽器后，凝汽器管道内水垢的形成速度放缓，凝汽器的负荷减少，汽轮机机组能更好的运行，组件的能量转效率进一步提升，能量利用率提升，实现节能降耗目的。

（2）汽轮机机组运行过程中，当汽轮机运行时，如果凝汽器的真空太低，汽轮机轴承因为受到承受压力的影响使得凝汽器的水位提高，汽轮机机组无法正常运行，所以为确保汽轮机的正常运行要让凝汽器在一个真空的环境中运行。当凝汽器在真空环境中运行时，可有效减少燃烧材料的消耗，以提高能量的转换效率；不仅如此，凝汽器在真空环境中运行，汽轮机的运行周期更长。

（3）控制凝汽器的凝结水位，当汽轮机启动时，必须要将凝汽器的凝结水位控制在标准水位内，但是要注意操作的规范性，因为操作不规范可能会让凝汽器内部的冷却面积不足而让凝汽器的真空下降，此时要采取相应的措施将真空稳定在合理范围内。其中，汽轮机凝汽器结构示意图如图3 所示。

图3 汽轮机凝汽器结构示意图

3.5 控制好汽轮机的启动、运行、停止

汽轮机的运行效率同样受到汽轮机的启动、运行、停止影响，因此要控制好汽轮机的启动、运行、停止。

（1）汽轮机启动，为减少汽轮机启动时的成本，在汽轮机正式启动前就要将汽轮机旁的旁压打开，是汽轮机的旁压保持在2.0MPa 左右，然后打开真空破门，并保证汽轮机的真空压在-55kPa 左右，以此来增加汽轮机的蒸汽数量，减少汽轮机的启动时间，降低能耗。

（2）汽轮机运行，为降低汽轮机负荷，一般采用定—滑—定的运行方式，此运行方式可确保汽轮机的负荷不变并让汽轮机机组进行一次性调频，从而有效减少压力损失，提高能源使用效率。

（3）汽轮机停止，汽轮机不可随用随停，只需要在进行维修时再停止，在停机时要对汽轮机的组件进行检测，将汽轮机的各项参数进行科学设置，延长汽轮机的使用周期。

3.6 优化改造汽轮机的运行技术

不仅如此，汽轮机运行技术是确保汽轮机高效运行的基础之一，所以对电厂汽轮机的改造还包括可对汽轮机运行技术的优化。

（1）相关的技术人员要对凝汽器进行优化改造，不断地优化汽轮机工作运行效率，让汽轮机机组能改造在安全、经济的环境中运行。

（2）相关负责人要将技术改造的重点放在凝汽器运行技术以及操作技术上，这是因为汽轮机机组的运行效率受到凝汽器性能的直接影响，如果不能够处理好两者之间的关系，那么汽轮机运行的节能降耗工作无法有效开展。

（3）相关维修人员要根据凝汽器中已经存在的问题以及真空状态进行改造，在确保汽轮机运行技术正常改造的基础上减少电厂改造资金的投入。

4 结语

综上，电厂汽轮机运行效率直接影响汽轮机的节能降耗，所以如何提高汽轮机的运行效率对降低能耗意义重大，因此本文从汽轮机汽封改造、冷却塔填料改造以及汽轮机运行技术等方面实现节能降耗目的。