电厂汽轮机运行节能降耗途径分析

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摘要：《电力发展“十三五”规划》明确指出，我国需要加速电力企业转型升级，进一步促进清洁有序发展，实现节能降耗运行。为此，研究电厂生产节能降耗相关技术，灵活合理应用、改造电力生产设备就成为关键。本文着重分析实现电厂汽轮机运行节能降耗的设备改造途径和设备使用注意要点，希望满足电厂未来生产发展要求。

关键词：电厂汽轮机；节能降耗；设备改造；注意要点

汽轮机属于电厂发电机的重要组成部分，传统汽轮机通过化石能源燃烧转化内能，即形成热能与电能。然后，热能会转化为蒸汽，结合电能转化为机械能。在电厂中，汽轮机就主要利用高温高压蒸汽为锅炉加热，通过阀门喷嘴、高压缸、中压缸、低压缸和凝汽器等设备将蒸汽转化为最终的热能，最终就形成了汽轮机的主要消耗能源。由此可以看出，若想实现电厂生产节能降耗，汽轮机运行节能降耗就成为关键。

1电厂汽轮机节能降耗的主要影响因素

电厂汽轮机设备内部构造复杂，所以可影响电厂汽轮机生产运行节能降耗的因素有很多，这里简单介绍三种。1.1汽轮机蒸汽压力与温度的影响。电厂汽轮机在运行过程中会涉及主蒸汽压力与温度两方面内容，二者成反比，汽轮机工作过程中主蒸汽流量慢慢提高（温度提高），蒸汽压力反而会随之下降[1]。所以，在汽轮机运行过程中，燃料必须时刻补足，否则设备的主蒸汽压力与温度都会严重下降，无法达到汽轮机生产运行节能降耗效果。1.2缸效率与机组通流性能的影响。缸效率是指在汽轮机生产运行过程中电能转化所能够实现的实际效率效益。就我国目前绝大部分电厂所采用的汽轮机而言，实现缸效率达到预定值存在较大难度，因为制约缸效率的因素太多，各种因素存在密切关系[2]。简言之，较高的缸效率可直接为汽轮机节约能量消耗，反之，如果气流不断提升，节能降耗的目的也会很快达到。1.3出力系数与水冷冷凝器的影响。根据电厂中汽轮机耗电量、电力负荷以及峰值的变动状况，每家电厂都要结合实际情况对汽轮机作出相应调整，重点关注汽轮机的水冷冷凝器设备，因为水冷冷凝器是电厂生产能否达到节能降耗目的的一大参考标准。在日常使用水冷冷凝器的过程中，应该注意杂质堵塞与溶氧量抄表问题，它们会直接影响汽轮机的能量消耗程度[3]。

2电厂汽轮机运行节能降耗的设备改造途径分析

电厂汽轮机运行节能降耗的常规手段就是合理规范使用设备，保证设备的平稳运行。但实际上若想实现真正的节能降耗目标，就必须对现有汽轮机进行设备改造。下文主要对电厂汽轮机的汽封与冷却塔填料展开改造途径分析。2.1汽轮机汽封改造。2.1.1汽轮机汽封改造的必要性。有电厂对自身汽轮机设备做过热力性能试验，结果显示，汽轮机组的热力性能标新并不理想，各个缸效率都存在低于设计值至少3%的偏差问题，导致热耗值高于设计值至少200kJ/（kW•h）[4]。汽轮机汽封齿很容易损坏脱落，对下游热部件造成冲击，引发安全隐患，所以，为了确保汽轮机运行安全与节能降耗目标实现，必须对其进行改造。2.1.2汽封重装与间隙测量调整。（1）汽封重装。拆除原有汽封，因为汽封模块暗转与隔板套持环的汽封环安装槽道中，所以长期运行很容易出现槽道内水垢积水、铁锈、氧化皮等多余杂质，直接影响汽封模块的安装及动静间隙测量。所以，在汽封重装前，应该首先按照图纸整理新汽封，明确新汽封模块的正确安装位置，主要根据透平级顺序对新汽封模块及其附件进行编号，并检查它的制造质量，以便安装[5]。在实际工作中，必须做到反复核对顺序无误后才进行安装，避免安装位置错误。例如，在安装齿式汽封过程中，要利用内径千分尺对各级智能汽封模块、阻汽片等等进行测量，测量内容包括安装后各个配件模块的齿高以及间隙值。测量时要留有一定余量，余量高出最终齿高值的5%～6%为最佳。如果是蜂窝汽封或刷式汽封，则可选择直接安装在汽封安装槽内。如果存在安装后高出的汽封齿块，则必须将高出部分放在铣床上切割缩减高度，去除多余的阻汽片齿[6]。需要注意的是，在测量并调整汽封间隙过程中，不能安装汽封模块背后的板簧部分，因为安装过程属于冷却状态，板簧的弹性系数偏大。一旦安装可能会增加测量误差，对最终间隙值产生不良影响，甚至可能直接损坏板簧，影响汽轮机的工作状态，比如影响汽封环的关闭及张开状态，并对汽轮机的蒸汽压力值产生间接影响。（2）间隙测量调整。简析测量调整是汽封改造工程中的主要部分。通常，在汽轮机汽封高压部分中，各级隔板汽封间隙每增加0.10mm，它的级效率会降低至少0.4%，如果隔板汽封漏气量增加，转子的轴向推力会随之增大，给汽轮机的安全运行带来负面影响。所以，要对汽封间隙进行测量调整，这里主要介绍智能汽封间隙与阻汽片汽封间隙调整[7]。首先是智能汽封间隙调整，对空缸状态下的测量隔板数据与设计值进行核对匹配，注意隔板套装进入内缸后的汽封环持环变形量。明确指标后，可将新汽封环安装到持环内，再复核新汽封的尺寸，实测隔板套及汽封持环数据，最终计算出汽封齿高的高出值，一般预留0.20mm的车削余量即可。在处理完毕并重装汽封持环后，要重新测量汽封的动静间隙，具体根据所设计的间隙值去除间隙多余量，保证汽封间隙达到标准值。最后对汽轮机的实缸整体进行汽封间隙验收分析，记录验收结果。从汽封改造技术应用来看，蜂窝汽封间隙调整方式与智能汽封基本相同，但是要注意车削蜂窝高度及排列问题。由于其排列过于紧密，所以处理过程中容易出现汽封损坏问题，可考虑通过调整汽封背部板式弹簧及车削期汽封模块背弧等等方式实现有效调整，满足间隙测量调整技术要求[7]。其次，对于阻汽片汽封间隙的调整，要利用补偿法围绕半实缸的测量间隙展开。如果间隙值较小，则需要拆除隔板套，同时车削掉多余齿高；如果间隙值较大，则要在每隔200mm的塞紧条位置打麻点，保证齿增高至少0.1mm，令间隙值大于标准0.2mm，或者直接更换新的汽封并按照标准值重新进行车削处理。总体来看，上述两种方法可有效保证汽轮机的通流基数测量结果的正确性，有助于后续的汽轮机大修处理。2.2冷却塔填料改造。2.2.1冷却塔填料改造的必要性。冷却塔是电厂发电系统中汽轮机的重要辅助设备，人们在设计过程中要根据冷却余量来提高其工作效率，最大限度节约水资源，提高机汽轮机组热经济性能。如果能保证冷却塔出水温度下降，每下降5℃它的凝汽器真空就可提高1.0%，机组功率可直接增加1.0%，能源消耗也会下降1.0%，节能降耗效果非常可观。所以，有必要进行冷却塔填料改造[8]。2.2.2冷却塔填料方案。对汽轮机的冷却塔进行改造，为原填料安装位置进行分区，拆除其中的就托架、旧填料并更换其中已经损坏的喷头、布水管和除水器，同时保证施工现场无任何杂物及浮尘。首先，将10000m2双曲线自然通风冷却塔中的S型旧填料（片距30mm）拆除，更换片距更小（25mm）的T型斜波淋水填料。该淋水填料为PVC白色塑料材质，薄膜厚度0.4mm保持不变，填料块高度也保持不变在1.0m，进行现场组装安装。其次，将淋水填料旧玻璃钢托架全部拆除掉，换H58等级的玻璃钢托架，并在现场组装后重新铺设。最后，要重新安装宽度在15mm、厚度在0.9mm的不锈钢带配水管。对冷却塔进行填料改造可有效提升汽轮机组冷却效果，调整冷却塔淋水填料的波形、波距、换热面积与通风阻力，降低汽轮机整体运行温度，达成汽轮机运行节能改造目的[9]。

3电厂汽轮机运行节能降耗的其他途径分析

除对电厂汽轮机直接进行设备改造以外，人们还可在操作方面探索节能降耗途径。3.1调整汽轮机给水温度电厂要直接调整汽轮机的给水温度，做好水温控制管理。汽轮机在运行过程中会大量燃烧燃料，所以水温一定要高，保证汽轮机正常运作，但是汽轮机锅炉烟囱散发的大量热量会降低锅炉温度，所以要保证高水温来维持汽轮机的稳定运行。具体讲，人们就要做好以下工作。（1）对机组中的测试加热器进行检修，观察其是否存在漏点，特别是在高温状态下要注意加热器的钢管密封状况.如果出现漏点，必须马上处理，因为密封性能不良会直接影响水温，导致水温下降。另外，要避免发生任何事故，尽量减少燃料的不必要损耗。（2）要保证高加投入率，严控汽轮机的高加水位，保证其始终处于平衡位置，并做好针对高加水位的日常检测与维护，以维持换热管的正常使用。（3）要在汽轮机正常生产作业过程中做好加热器水位检测，始终保证其水位处于正常状态，始终确保汽轮机的正常运行与回热过程，全面提高汽轮机资源的使用效率。3.2合理把握汽轮机停机操作电厂要合理把握汽轮机停机操作，做到适当时机停机，满足设备温度与能源有效控制。在停机过程中，汽轮机中凝汽器真空会至少降低0.03MPa，转速会降低500r/min。此时需要停止轴封送气，并禁止任何汽水漏入汽缸，保持冷油气的出口温度降到35℃，在达到35℃时关闭冷油器进水门。如果汽轮机的排气温度未超过50℃，则可考虑停用循环泵，避免循环泵运行而导致凝结器满水[10]。

4结论

实现电厂汽轮机运行节能降耗的途径很多，本文主要从设备改造与设备操作两方面来探讨优化途径，旨在提升电厂汽轮机工作效率与经济效益。这有助于汽轮机长期保持良好的运行状态，为电力企业节约生产成本创造有利条件。

参考文献

1张鹏，从跃磊.600MW亚临界汽轮机提温增效改造效果评价[J].节能技术，2018，（1）：79-83.

2王政先，郭宝仁.汽轮机深度节能降耗的技术途径及措施[J].节能技术，2016，（6）：567-571.

3王鹏.330MW汽轮发电机组节能改造经济性分析[D].北京：华北电力大学，2017.

4曹永海.探究新时期热电厂汽轮机检修的节能降耗措施[J].科技创新导报，2017，（9）：99-100.

5杨云凯.热电联产机组功热电节能项目方案研究[J].能源技术与管理，2016，（4）：110-112.

6刘文石.新时期热电厂汽轮机检修节能降耗研究[J].科学家，2016，4（7）：108-109.

7郑宏伟，李炜.电厂汽轮机运行的节能降耗研究[J].中国高新技术企业，2016，（9）：78-79.

8孙海涛.基于热电厂汽轮机检修节能降耗的研究[J].黑龙江科技信息，2013，（33）：75.

9杨焱洲.节能对标管理在汽轮机最优运行中的应用探讨[J].河南科技，2013，（8）：181-182.

10刘勇.关于热电厂汽轮机运行节能降耗的分析[J].石河子科技，2013，（1）：42-43.

作者:时岩 单位:银川能源学院电力学院