电厂汽轮机及其辅机的运行与管理探究

2024-03-08山西华阳集团新能股份有限公司发供电分公司王永军

电力设备管理 2024年2期

山西华阳集团新能股份有限公司发供电分公司王永军

目前，国内汽轮发电机组在运行中仍存在着出力小、调度不够理想等一系列问题，远不能满足火力发电厂的要求。因此，有必要对机组辅助设备的操作条件做进一步的优化。发电厂应该更加重视机组辅助设备，根据社会发展需求，持续优化和创新机组辅助设备，提高机组的工作质量，确保机组的正常运行，为国家电力工业的发展奠定良好的基础。

1 电厂汽轮机概述

1.1 汽轮机的特点

汽轮机具有以下四个特征：一是具有很高的热效率，冷凝机组可达40%，加热机组可达80%；二是汽轮机具有连续运行的特点，是具有较大单台功率的旋转式机组；三是汽轮机运行稳定，不易出现故障，三年检修一次，做好日常维护工作；四是涡轮对材料的要求并不高，甚至连便宜的材料都能用。

1.2 汽轮机辅机优化运行的意义

作为一种高效的机组，煤炭中的化学物经喷嘴快速进入涡轮，并被转换成机械能，推动机组的工作。在这个过程中，过渡是一个较为复杂的阶段，必须有相应的设备和机械完成。为了确保汽轮机的平稳运转，必须通过各种参数对其进行全面地了解，而参数的稳定性将直接关系到汽轮机的整体运行的安全性[1]。提高汽轮机组的工作特性，可确保其安全可靠地运行，且符合我国对节能和环境保护的需要。

2 汽轮机辅机运行中存在的问题

2.1 汽轮机辅机油系统出现的问题

火力发电厂的辅助设备在运行中，需要进行燃烧，在燃烧的同时，会生成大量的灰尘等有害物质。在众多的细节中，汽轮机的辅机油系统往往被忽略。在这种情况下，会有微小的粉尘或微粒进入润滑油系统，对设备产生损害。在汽轮机辅机油系统中，辅机油系统的不稳定将导致机组在使用中产生一些问题。其原因是当油系统发生故障时，就会造成汽轮机辅机的阻塞，从而造成汽轮机阀门被卡死，以致整个设备无法正常运转。

2.2 汽轮机辅机凝汽器真空不足问题

对于汽轮机辅机凝汽器来说，由于必须维持良好的真空状态，才能保证蒸汽可以进行一定的膨胀。在不同维度间进行对应的转化，能够得到一个比较低的压强条件。同时，这些水蒸气也会被凝聚为特殊的小水珠，这些小水珠能被回收再利用。这是一种既能达到水资源回收再利用，又能节省部分水资源的可持续发展模式。这将是今后的主要发展趋势。火电厂辅机在工作过程中，要经过燃烧，并产生大量粉尘等有害物质[2]。其中，机组辅助机油系统很容易被忽视。在汽轮机辅机中，凝汽器的真空与否直接关系到整个机组能否顺利运转。

2.3 汽轮机辅机速度调节系统问题

在汽轮机辅机转速控制中，有时会出现一些问题。经过实例分析，认为造成这种现象的主要原因是在运行中，高压调速器的某些部位出现了改变。当高压调速器发生振动时，会对汽轮机轴瓦的振动产生影响。高速振动对轴瓦的损伤是非常严重的，严重地影响了整个电厂的正常运行，甚至还可能给电厂的工作人员带来人身伤害。所以，为了更好地保障电厂的安全运作，必须对其进行保护。同时，该领域的研究也为火力电厂汽轮机辅机的维修与管理带来了新的挑战。

2.4 汽轮机辅机的操作完整性差

汽轮机辅机的优劣直接影响到火力电厂的正常运转。随着我国电力需求量的不断提高，对汽轮机辅机的性能要求也越来越高。从我国当前电厂的实际情况来看，虽然我国在火力发电领域发展已久，但是对汽轮机辅机进行改进的时间还很短，当前其性能还不能完全满足人们的用电需求[3]。与此同时，我国现有的发电流程一般都是以较少的分区为主，没有形成比较完善的发电流程的网络化模式。若将来形成一套完整的火力发电网格模式，再加上当前汽轮机辅机的性能，不能满足火电发展的需求，将会在一定程度上影响发电系统的高效运行。

3 电厂汽轮机辅机优化运行策略

3.1 对汽轮机机油系统进行检修优化

当电厂运转时，必须有干净的工作环境。首先要清洗油气系统，以免受到粉尘的影响。对油系统进行适当的清洗，则可使设备运转时所引起的摩擦力大大降低，并取得较好的润滑效果。当油系统中存在一定的混合液时，就会产生一些问题，如设备摩擦力的增加，使系统温度急剧上升，给汽轮机辅机的运转带来一定的困难。在正确地清洗油系统时，可采用油循环清洗法，以防止油系统出现故障。最好不要忽略滤油工作，要及时而有规律地进行故障检修，这样才能减少这种情况的发生。另外，也可以适当地检查轴瓦，检查有无摩擦力或其他问题。一旦发生故障，必须立即对其进行修理和保养。

3.2 优化凝汽设备

在火力电厂汽轮机辅机中，凝汽设备起着举足轻重的作用。凝汽设备的主要功能是使汽轮机的排气孔维持真空，从而将低压汽缸内的水蒸气释放出来，凝结为水，再进行回用，从而达到提高水回收率的目的。凝汽设备主要包括三个组件：凝汽器模、真空组件和凝结泵。凝汽器的真空程度与其入口温度、冷却水量、换热器表面等因素有关。同时，对凝汽器的性能也有一定的影响。因此，在凝汽器的设计中，必须结合具体的条件和要求，从多个方面进行全面地考虑，才能找到最优的真空设计方案。如，为了保证循环冷却水的相对稳定，在计算循环冷却水的水温时，必须根据实际环境温度的变化情况；在确定蒸汽负荷时，应从锅炉供、排气系统的角度出发，对锅炉的类型进行合理地选择[4]。在一定的换热区条件下，要保证冷凝器内的真空，必须增大冷却水容积，同时还要考虑到循环泵的能量消耗。在保证电力生产需要的前提下，选择合适的凝汽器，以减少生产过程中的能量消耗。

另外，目前凝汽器在生产过程中仍有很多不足之处，有待进一步的改进。目前存在的主要问题有：第一，真空系统的密封性能不佳，外界的空气会涌入，造成大量的不饱和水蒸气，这就导致了蒸汽发动机的废气与循环冷水的废气，产生较大的差别，从而产生较大温差。第二，由于循环用水量的降低，使凝汽设备内的真空度低于规范，从而对凝汽设备的运行产生一定的影响。第三，循环水中的水温上升。在凝汽设备的运行中，循环水中的水温会随外部环境温度的改变而改变，并与冷却塔的冷却效果密切相关。第四，真空泵、喷水式蒸汽机的故障，造成蒸汽机的生产效率下降；因此，在凝汽设备的设计中，应充分考虑循环水量、冷区等因素，从多个方面进行优化，以达到优化的目的。如图1所示，抽凝汽轮机。

图1 抽凝汽轮机

3.3 对汽轮机速度调节的系统进行优化

员工应监控油的品质，使过滤器保持干净。对于报警器的滤芯元件，一定要经常进行检查，一旦发现问题，要立即更换。定期检查产品的化学组成，发现产品酸性不合格，及时处理。并适时地对其进行静态试验，使其达到最佳的工作状态。

3.4 优化回热加热器

为了确保火力发电厂的正常生产，必须根据不同的工作条件，合理地设计和操作加热炉。当加热炉出现故障时，将严重影响机组的整体性能，降低机组的发电效率。其中，最大的差异可以直接反映出热水器的性能。在保证生产安全的前提下，如何使生产过程中的末端差值维持在最低水平，是目前生产人员需要关注的问题。若要达到较低的温度，必须将加热器维持在较高的温度[5]。为了保证安全和高效，需要对系统进行高线性、高精度的调节。我国调节系统未达到标准，尤其是在低水压、低流量的地方，要加强研究，可以引进一些比较先进的、成熟的调节系统。

3.5 优化循环水系统

通过对循环用水系统的设计与优化，可以使汽轮机辅机的运转效率更高，从而降低汽轮机辅机的运转功耗，使汽轮机辅机的运转效果更好。在汽轮机辅机工作时，由于其工作原理，汽轮机所承受的载荷是由外界因素所决定的，因此，汽轮机所承受的载荷是不可控制的。通过调节辅机的温控性能，以及对循环水系统的优化，可以有效地增加机组的使用功率。比如，在所有条件都一样的情况下，如进口水量增加，则汽轮机的废气压力就会下降，从而形成膨胀性压力，导致汽轮机的运转出现故障。要想改变这种局面，必须对水循环系统进行改进，并在控制汽轮机最大膨胀指标的基础上增加水循环泵，从而实现对汽轮机工况的有效控制，达到降低汽轮机组运行压力的目的。

3.6 汽轮机燃料技术

为了确保火力发电厂的正常生产，应根据不同的工作条件，合理地设计和操作加热炉。其中，燃油是最重要的能源，对机组的节能起着至关重要的作用。如果能够充分燃烧并改善其燃烧性能，就可以促进锅炉机组的优化升级。在环保的前提下，利用节能技术，也能促进燃油的充分燃烧，并对涡轮燃油的燃烧情况进行科学地调节，使燃油在燃烧时保持充足，进而降低煤炭资源的消耗。要解决能源消耗的不科学性问题，应优先采用对环境友好的材料。在燃油燃烧时，加入相应的添加剂，可提高灰渣的熔点，使其充分燃烧。采用透平燃油技术来优化燃油管理效果，主要包括在采购、储存等环节，充分发挥燃油技术的应用价值，同时也能大幅度提高燃油的燃烧率，实现节能减排。其中，最大的差异可以直接反映出热水器的性能。

3.7 其他完善电厂汽轮机辅机运行的措施

为保证火力电厂汽轮机辅机的安全、稳定运行，必须对电厂汽轮机辅机输水系统进行改造，防止其发生故障，从而导致机组停机、泵开孔、漏油等事故，严重影响电厂企业的经济效益和社会效益。在给水系统中，采用直接与空气接触的抽水设备取代凝气设备，可有效解决抽水设备因振动过大而引起的开裂、渗漏等问题。同时，还要加强对泵房水位的监控。若水位控制不当，则会使出水部位的水温上升，引起空气流动不畅，从而影响机组的正常运转。为此，必须对电厂运行中存在的各种问题进行全面地分析，并进行相应的改进与创新，才能保证机组的安全稳定运行。