火电厂汽轮机组节能提效治理的研究

摘 要：近年来，随着社会经济的高速发展，能源市场的竞争也呈现出更加激烈的态势，这使得火电厂的利润空间受到压制。在节能减排及可持续发展战略深入推进的背景下，探寻生产过程的优化升级已经成为火电厂攻坚克难的主要方向，在切实保障基本工作效率的基础上，如何最大程度提高能源利用的效率、将能源消耗控制在合理的范围之内是所有火电厂赢得市场竞争优势的必要手段。当前，社会生产的扩大使得电力能源的需求不断扩大，但是对火电厂生产具有决定作用的煤炭资源却日益紧张，因此要想提高火电厂的成本控制能力，就必须开展积极有效的节能技术改造。汽轮机作为火电厂生产过程的重要设备，其也是造成大量能源消耗的主体，因此从很大程度上来说，汽轮机组的节能提效对于火电厂贯彻可持续发展战略的水平具有决定性的影响。基于此，本文重点研究火电厂机组的节能提效问题。

关键词：火电厂;汽轮机组;節能提效

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）14-0161-02

0 引言

火电事业是保障我国稳定电力供应的战略性、基础性社会事业，在现代化的发展进程中，我国的火电厂得到了较快的发展，在满足社会生产及人民日常生活需求方面发挥了重大作用。新时期，我国经济发展迈入了新常态，经济结构的调整也对火电厂事业提出了新的要求。传统的粗放型生产模式已经在实践中被逐渐淘汰，如何落实可持续发展目标、实现电力供应的节能提效成为衡量火电厂现代化发展水平的重要指标。近年来我国火电厂采用了一系列优化改造措施，使得其在能源利用效率及消耗控制方面取得了较为突出的成果，但是综合来看，与国外的一些发达国家相比，仍然存在着能源利用效率偏低的问题，这亟待全行业思考并加以探索。为火电厂需要重点聚焦于汽轮机组这一能源消耗较大的关键性设备的节能提效问题，采用多种技术措施，以实现最大化的综合效益。

1 火电厂汽轮机组概述

火力发电始终是我国发电事业的重要组成部分，即使近年来风力发电、核电站发电等多样化发电渠道得到快速发展，但是火力发电仍然在占据着绝对的主导地位。但是在新时期，尤其是可持续发展战略对于发电事业提出更高要求的情况下，火电厂的能源消耗问题也特别突出，如果不能有效控制能源消耗状况，不仅会影响火电厂的经济效益，还会使得整个火电事业陷入发展的停滞阶段，难以把握国民经济的发展机遇。因此，火电厂的节能提效已经刻不容缓。

作为火电厂的重要组成设备，汽轮机组凭借其自身的独特优势广泛应用到各类的火电生产过程中去，具体来说，其主要具有几点优点：（1）在长期的应用过程中经历了系统的优化升级，其生产效率具有显著的优势;（2）汽轮机的运转主要依托于蒸汽推动，因此相对来说设备磨损等劣化状况程度较低，其使用年限较长;（3）汽轮机构造相对简单，因此维护过程相对便捷。基于火电厂汽轮机组的这些优点，可以看出，汽轮机组的节能提效应当集中于能源消耗的控制方面，而要实现这一理想目标，应当将重点放在消除火电厂汽轮机组设备缺陷及提高其能源效率两个方面。

2 火电厂汽轮机组能源损耗的主要因素

针对于火电厂汽轮机组的节能降耗需要基于其实际的能源消耗情况，在火电厂的日常运转中可以发现，造成汽轮机组能源损耗的主要影响因素集中如下：

2.1 电力负荷因素

在汽轮机组的正常运行过程中，电力负荷对于其能源损耗状况具有重要影响。如果电力负荷经常出现大幅变化，即其变化幅度较大，那么峰谷变化就难以避免，在这种不稳定的状态下，汽轮机组需要进行多频率的调整，以适应实际的变动状况并保证设备的稳定运行，这一过程会导致汽门节流损失以及汽轮机的级内损失明显增加，消耗大量的能源[1]。

2.2 温度及压力因素

温度及压力也是对汽轮机组能源损耗具有直接性影响的重要因素。在火电厂汽轮机组的运行过程中，如果出现温度或压力明显偏离设计值时，在机组负荷一定的情况下，必然导致蒸汽流量或蒸汽焓值偏离设计值，将导致汽门节流损失与级内损失增加。同时，当温度或压力偏离时，还会造成汽轮机排汽湿度变化，给汽轮机设备安全造成伤害。

2.3 汽缸因素

尽管汽轮机组在火电厂的日常工作中体现出精密、稳定、高效等一系列设备优势，但是其中仍然存在着一些设备问题会抑制其能源利用效率的提高。特别是对于汽缸这一重要构件来说，其主要作用是帮助汽轮机实现与空气流通部分的有效隔离，进而使得其在日常运转过程中，能有充足的蒸汽在其内部做功，从而达到稳定运转及控制能源损耗的目标，这一点在轴端密封与汽轮机内部各级间的密封上体现得尤为突出。但是在实践中可以发现，我国的汽缸研发及制造水平仍然有待提升，其中一部分国产汽缸的效率实际值与设计值存在着明显的偏差，与国外发达国家相比，存在较大的改进空间[2]。

3 火电厂汽轮机组的节能提效策略

3.1 优化汽轮机的启停过程

一般来说，机械设备的启动与停止操作往往会消耗较大的能源，这一问题在汽轮机的启停过程中更加突出，因此需要采取针对性手段，实现对于汽轮机启停过程的优化。在组织启动操作的过程中，要严格依照规范化的操作标准，确保其运行参数处于合理的范围之内，如果与规范要求存在冲突情况，则要及时停止相关操作，排查相关问题并加以处理，不能一味追求作业速度而直接操作，以避免不必要的能源损耗。例如，在理论上，如果汽轮机的启动过程中出现暖管时间明显较长的情况，此时汽轮机组中凝汽器的真空度和主汽门的压力会高于汽轮机冷态阶段的冲转参数，如果作业人员没有及时对照规范标准进行处理，那么会使得启动作业的能源消耗大幅提高。针对于这一问题，作业人员可以采取一系列有效措施加以应对，在启动操作中，可以适当采用开高低旁的方法，对于凝汽器的主汽门前压力加以控制，已达到最小的换热温差以及最优的换热效果。同时，合理控制凝汽器真空以控制启动蒸汽流量，帮助汽轮机组全面、快速、均匀加热，这样，机组启动时间将会得到明显控制，消耗的煤炭、除盐水、厂用电等能源能得到明显降低。同时，“定，滑，定”是广泛应用于汽轮机运转优化的一项操作原则，这可以有效缓解电力负荷过高的情况，降低负荷量峰谷变化对于汽轮机能源消耗状况的消极影响[3]。在机组高负荷或者低负荷时，作业人员可以采取定压运行喷嘴（或调门）调节的方式，在中间负荷工况时，应按照汽轮机组的滑压曲线调节进汽压力，从而减少能源消耗达到节能降耗的实际效果。除此之外，为了最大程度利用汽轮机运转过程中的各项能源，可以选择滑参数停机的方法，在汽轮机的停机过程中，使得其中的余热被充分利用，从源头上控制原有的能源投入，契合节能提效的内在逻辑。

3.2 科学调整给水温度

为了保障火电厂汽轮机组的有效运行，需要把握好其加热器的水位情况，避免出现作业不稳定的情形。同时，要科学调整给水温度，从而有效控制汽轮机组运转中需要消耗的能量，达到节能提效的效果。但必须注意的是，要避免出现“过犹不及”的问题，要将给水温度控制在相对稳定的状态中，如果出现温度异常即过高或过低的情形，同样会造成能源的大量损耗，且其程度更为严重。具体来看，如果给水温度过低，则说明各级回热抽气量不足或者參数不够，影响汽轮机组的回热效率造成损失，若是由于加热器水位过高引起给水温度低则会造成汽轮机水击的风险。同时由于给水温度低势必造成蒸汽温度低或者产气量下降（蒸汽温度升高），影响汽轮机进汽参数增加损失。如果给水温度过高，则会造成炉内吸热量降低，排烟温度升高，同时水冷壁安全风险增加，给机组稳定运行带来隐患。通常来说，汽轮机组运行过热、能源转化率低、运转不稳定是导致汽轮机出现运转故障的主要原因，会加大汽轮机组的能源损耗程度。针对于这一情形，需要重点排查汽轮机的冷凝器状态，确定其是否符合规范参数及其通风降温设备是否正常。对于能源转化率不高的问题，需要重点检查汽轮机组的管道压力[4]。

3.3 凝汽器的真空节能优化

凝汽器是火电厂汽轮机组的必备设备，其核心作用体现在对汽轮机所排气体进行冷却凝结，使得其转化为水，从而在汽轮机内部形成真空状态。凝汽器的真空节能优化要把握几点要点[5]：

（1）降低真空泵工作水的温度。水环式真空泵是当前火电厂汽轮机组中应用较为广泛的真空泵类型，如果其工作水温过高，那么其抽气性能会明显下降，从而导致凝汽器真空状态不佳，难以实现节能效果。针对于这一问题，需要定期对工作水温以及工作水冷却器进行实时监测，如果出现异常状况要及时清洗，同时也要将清洗及维护工作常态化。（2）保证凝汽器换热面的清洁程度。如果凝汽器换热面出现各类型的污垢，会阻碍其原有的能源消耗控制效果。一般来说，当前多数火电厂采用胶球清洗装置对凝汽器换热面进行清洁。这一装置可以达到不停机状态下连续工作的效果，在实际应用中为了有效提升其清洁水平，可以采用优化手段：如果发现水室隔板、管板衔接处等胶球聚集的死角，可以在原有的装置上增设导流板，从而改变原有的水流方向，避免出现死角覆盖不到的情况;可以适当应用不锈钢管替代原有装置的铜管，从而解决冷却管结垢的问题。

4 结语

在我国国民经济持续发展的大背景下，社会生产及人民生活对于电力供应的依托程度日益提高，这对于火电厂来说是一种红利性的历史机遇，但同时也对于火电厂的优化运行提出了更高标准的要求。火电厂要积极响应可持续发展战略的要求，重点聚焦于火电厂汽轮机组的优化升级，以提高对日益紧缺的资源的利用效率，并从根源上解决能源浪费问题，以达到节能提效的理想效果。当前，针对于汽轮机组节能提效的技术层出不穷，且在实践中充分证明了其多样化的应用价值，这要求火电厂积极结合汽轮机组的设备特点，积极引进各类节能提效的先进措施，以推动汽轮机组的优化运行，为火电事业在新时期的突破性发展提供强大动力。

参考文献

[1] 姚胜威.火力发电厂汽轮机组节能影响因素分析及其降耗对策探讨[J].自动化应用，2017（8）：109-110.

[2] 张辉.火力发电厂汽轮机组节能降耗措施浅析[J].山东工业技术，2014（19）：155.

[3] 董光辉，张利辉.大型火力发电厂汽轮机的设计优化及节能[J].能源与节能，2014（6）：89-90.

[4] 张会娟.电价引导下电力产业链综合节能优化模型研究[D].华北电力大学，2014.

[5] 杨志平.大型燃煤发电机组能耗时空分布与节能研究[D].华北电力大学，2013.

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