摘要：隨著我國國民經(jīng)濟的不斷增長以及人們社會生活水平的不斷提高，人們對電能的需求量越來越大。為了有效提升電廠的經(jīng)濟效益，提升電廠運行的效率，火力發(fā)電廠必須加強節(jié)能降耗。文章分析了火力發(fā)電廠汽輪機組節(jié)能降耗的可行性以及具體措施，希望可以有效實現(xiàn)火電廠汽輪機組運行的節(jié)能降耗，進(jìn)而提升電廠的經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；汽輪機組；節(jié)能降耗；電能需求；電力設(shè)備 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM621 文章編號：1009-2374（2015）27-0106-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.27.055

1 火力發(fā)電廠汽輪機節(jié)能降耗的可行性

1.1 技術(shù)方面

早在20世紀(jì)末，我國就對老式汽輪機開展了一系列的技術(shù)改革。歷經(jīng)多年的實踐，我國在汽輪機節(jié)能方面的革新已取得了很大的成就。經(jīng)過技術(shù)改造之后的汽輪機不但可以有效降低能耗，同時還能夠有效地提升熱效率，提高能源的轉(zhuǎn)換率，而且還可以有效提升汽輪機運行的安全性與穩(wěn)定性。因此，目前我國已充分具備對汽輪機實行技術(shù)改造與技術(shù)節(jié)能的基本條件。

1.2 經(jīng)濟方面

在對火電廠的汽輪機實施技術(shù)革新以前，必須要首先了解技術(shù)革新后的成本收益，從而盡量避免為實現(xiàn)節(jié)能目的而投入太多成本現(xiàn)象的發(fā)生。通過大量的革新成功案例分析可知，與對現(xiàn)有汽輪機實施改造花費的成本相比，購買新式汽輪機所花費的成本要高出很多，并且經(jīng)過一系列的改造后，可以大大降低汽輪機的能耗量，同時不會影響到火力發(fā)電廠的經(jīng)濟效益，因此，從經(jīng)濟方面分析，改造汽輪機具有可行性。

2 火力發(fā)電廠汽輪機能耗高的部位及原因

2.1 汽輪機組能耗高的原因

汽輪機是火力發(fā)電廠中的一種原動機。一般情況下，汽輪機主要是與泵、發(fā)電機、鍋爐以及凝汽器等設(shè)備進(jìn)行配套使用。汽輪機耗能量大的主要原因有以下兩點：（1）汽輪機本身、噴嘴室以及外缸極易發(fā)生變形，低壓缸出汽邊水腐蝕的現(xiàn)象也非常嚴(yán)重，隔板汽封以及軸端汽封的漏氣現(xiàn)象非常嚴(yán)重，調(diào)節(jié)閥油動機的提升能力不強，氣閥壓損大，熱力系統(tǒng)也極易發(fā)生泄漏現(xiàn)象等；（2）汽輪機組運行與調(diào)整，并未選擇有效的優(yōu)化運行方式、凝汽器真空偏高以及冷卻水溫度過高等都會增加能耗量，從而增加火力發(fā)電廠的成本支出。

2.2 水冷凝汽器方面存在的問題

在水冷凝汽器方面主要存在以下問題：（1）冷卻水水質(zhì)。如果冷卻水的水質(zhì)不佳，那就極易導(dǎo)致凝汽器的鋼管出現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象，從而對汽輪機排汽換熱操作產(chǎn)生一定的影響；（2）耗水量較大。在水冷凝汽器發(fā)電機組中，其多于90%的耗水量都會在冷卻塔內(nèi)蒸發(fā)；（3）凝汽器發(fā)生泄漏現(xiàn)象，冷卻水會流入一定量的凝結(jié)水并且進(jìn)入到鍋爐中。給水質(zhì)量較差會造成汽水的品質(zhì)超出標(biāo)準(zhǔn)，而給水在長期超標(biāo)的狀態(tài)下或是有大量的冷卻水進(jìn)入到系統(tǒng)中，都會造成鍋爐水冷壁產(chǎn)生比較嚴(yán)重的結(jié)垢現(xiàn)象，進(jìn)而會引發(fā)垢下腐蝕，然后水冷壁管會發(fā)生爆炸或者鼓包現(xiàn)象，而且還會造成蒸汽中帶有大量的鹽分，使得流通部分以及汽輪機閥門產(chǎn)生比較嚴(yán)重的鹽垢，不但會減小通流面積，而且還會降低機組的出力。除此以外，在調(diào)節(jié)汽門以及主自動汽門發(fā)生嚴(yán)重積垢現(xiàn)象之后，極易產(chǎn)生卡澀，進(jìn)而導(dǎo)致機組超速。

3 火力發(fā)電廠汽輪機運行節(jié)能降耗的措施

3.1 降低冷卻水溫

在開式循環(huán)系統(tǒng)當(dāng)中，外界的自然條件會直接決定冷卻水的溫度。然而在閉式循環(huán)系統(tǒng)中，影響冷卻水溫度的因素不僅包括自然條件，同時還要受到設(shè)備運行情況的影響。所以，為了能夠定期、有效地檢查循環(huán)水的水質(zhì)，要深入分析實際情況，必要時可以加入一定的藥品。在冷卻水塔運行過程中遇到障礙的時候，其出水口的溫度會大大提升，所以為了能夠有效保證水塔的正常、穩(wěn)定運行，必須要嚴(yán)格制定與充分貫徹落實維護(hù)責(zé)任制，要定期檢查水塔內(nèi)部的填料、噴嘴以及排水槽的運行情況，從而有效防止發(fā)生局部阻塞而對冷卻效率所產(chǎn)生的不良影響。

3.2 保證鍋爐補給水的溫度

如果給水溫度偏低，不但會增加鍋爐燃煤量，而且還可能會造成鍋爐排煙量溫度的急劇上升，增加排煙所帶來的熱損失，進(jìn)而降低鍋爐的生產(chǎn)效率。對此可以采取以下措施給予解決：

3.2.1 在氣輪機組大、小修檢查時對加熱器實施檢漏操作。對高加筒體以及水室隔板實施密封性檢測操作，對加熱器銅管實行漏檢操作。一旦水室隔板加工焊接不良進(jìn)而引發(fā)質(zhì)量問題，那么往往會導(dǎo)致高壓給水出現(xiàn)“旁門左道”現(xiàn)象，而一些銅管會缺乏經(jīng)過加熱操作，這樣就會大大影響到蒸汽與水之間的熱量交換，導(dǎo)致水溫?zé)o法上升；加熱器受熱面筒體密閉性產(chǎn)生問題，這樣就會在發(fā)生阻塞時，減少蒸汽對給水的熱交換，從而降低水溫。

3.2.2 保證加高的順利運行。為了有效提升鍋爐的給水溫度，可以對加高采用以下操作：（1）合理選用疏水器；（2）合理選用換熱器。例如可以選用管板U型管式高壓加熱器，其具有傳熱速度快及焊口少的優(yōu)勢；（3）合理調(diào)整加高進(jìn)汽量。

3.3 保持凝汽機的最佳真空狀態(tài)

作為火力發(fā)電廠汽輪機組的一個必不可少的組成部分，凝汽器主要是負(fù)責(zé)把汽輪機的排汽經(jīng)過冷卻后凝結(jié)成水，從而產(chǎn)生高度的真空，這樣就可以促使進(jìn)入到汽輪機內(nèi)部做功的蒸汽發(fā)生膨脹直到低于大氣壓，從而增加做功。假如凝汽器無法正常穩(wěn)定地運行，那么就會嚴(yán)重影響到汽輪機組的穩(wěn)定、安全運行。所以，為了有效實現(xiàn)火力發(fā)電廠的節(jié)能目標(biāo)，必須要保持凝汽器達(dá)到一個最佳的真空狀態(tài)。對此，可以采取以下措施：

3.3.1 清洗冷卻面。由于在凝汽器內(nèi)經(jīng)常會存在一定的污垢熱阻，而這也可能會阻礙到傳熱過程的順利進(jìn)行，因此必須要對此給予充分的重視。在凝汽器的運行過程中，循環(huán)冷卻水往往是選用經(jīng)過嚴(yán)格預(yù)處理的廠內(nèi)水，而且還要嚴(yán)格安排冷卻面清洗的周期。在通常狀況下，清洗冷卻面時往往會采用由酸洗法與干洗法組成的二步法。因為冷卻面結(jié)垢往往是經(jīng)過長時間的累積后才會對真空產(chǎn)生影響，所以為了能夠有效判斷冷卻面是否存在結(jié)垢現(xiàn)象，那么就可以將其與冷卻面潔凈時所產(chǎn)生的運行數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析。在冷卻面結(jié)垢以后會大大增加凝汽器冷卻管中的阻力損失，因為在冷卻面結(jié)垢的初始階段，污泥會比較多，而且結(jié)垢比較疏松，那么此時就可以選擇采用干洗法。此方法的主要操作步驟如下：借助汽輪機日開夜停的契機，利用除氧器中的熱水將凝汽器的汽側(cè)灌滿，然后再利用風(fēng)機將冷卻管的內(nèi)部吹干，在確保泥垢已經(jīng)出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象以后，再利用冷水將其沖洗干凈。假如凝汽器的冷卻銅管裝結(jié)有比較堅硬的泥垢以后，此時真空降低，就會嚴(yán)重影響到設(shè)備的正常運行，那么就應(yīng)該選擇酸洗法。此方法的操作步驟如下：

選擇濃度為5%的有機酸作為主洗劑，然后對銅管實施清洗操作。當(dāng)腐蝕的速率低于標(biāo)準(zhǔn)1m2/h的時候，要在其中加入濃度為0.2%的氫氟酸、濃度為0.5%的銅腐蝕劑以及酸腐蝕劑，除此以外，還要加上一定量的滲透劑，要按照O.1m/s的流速實施循環(huán)清洗操作，同時需要注意的是必須將水溫保持在40℃左右。

在測試連續(xù)兩次的酸度能達(dá)到相同數(shù)值時就可以結(jié)束清洗操作，之后再利用高位冷卻塔水源進(jìn)行大流量的反復(fù)沖洗操作，并且在其中摻入一定量的工業(yè)磷酸三鈉，經(jīng)過反復(fù)中和之后，再將其排放出去。如果經(jīng)過酸洗之后的銅管顏色為銅黃色，那么就可以判斷并沒有過洗現(xiàn)象的發(fā)生。因為循環(huán)水中含鹽的數(shù)量非常低，因此在運行一段時間之后，銅管的表面就會產(chǎn)生一層致密的Cu（OH）2保護(hù)膜，這層膜可以有效隔離水和銅表面的接觸，進(jìn)而有效避免腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。

3.3.2 降低凝汽器的熱負(fù)荷。為了有效提升凝汽器的熱效率，可以采取有效措施設(shè)法降低凝汽器的熱負(fù)荷。對此，可在凝汽器的喉部加設(shè)一套裝置，操作方法如下：第一種方法，可以在凝汽器的喉部加設(shè)一套霧化式噴頭，借助于接觸式傳熱的作用，能夠有效地吸收一定量的凝汽器凝結(jié)熱，這樣就可以使一些補充的除鹽汽水在凝汽器中生成一個混合式的凝汽器，從而能夠有效降低表面式凝汽器的熱負(fù)荷，進(jìn)而將凝汽器保持在一個良好的真空狀態(tài)；第二種方法，將一個表面式加熱器加設(shè)在凝汽器的上部與排氣缸喉部之間的空間內(nèi)，并將此加熱器的入口與工業(yè)水系統(tǒng)連接起來，將其出口送達(dá)到化學(xué)供水系統(tǒng)，然后實現(xiàn)對生水的加熱操作。盡管此方法可以有效降低凝汽器的熱負(fù)荷，然而其也存在一定的弊端：首先，其會增加凝汽器支撐的質(zhì)量載荷；其次，由于新裝的生水加熱器銅管會加設(shè)在汽輪機組凝汽器冷卻水銅管的上方，這樣就會產(chǎn)生一定的氣阻。所以，為了能夠有效解決此方法所產(chǎn)生的不良影響，在制定工程設(shè)計方案以及施工的過程中要充分考慮實際狀況，有效地避開缺陷，找到行之有效的改造措施。

3.4 加強對汽輪機組運行過程的管理

3.4.1 加強對汽輪機組啟動過程的管理。要嚴(yán)格按照相關(guān)的規(guī)章制度啟動汽輪機，要實時地監(jiān)控汽輪機的啟動以及沖轉(zhuǎn)參數(shù)等，要將主汽壓維持在2.5～3.5MPa范圍內(nèi)，要保證其主汽壓的溫度不低于300℃，保證其最高溫度不得超出標(biāo)準(zhǔn)溫度的50℃。除此以外，還要保證凝汽器的真空度不高于60kPa。當(dāng)然，在汽輪機運行的過程中，可能無法完全達(dá)到上述的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)。有時候，其真空度會高于80～90kPa，汽壓會高于2.5～3.5MPa，因此，每次汽輪機啟動之后都必須要經(jīng)過一個長時間的暖機過程，這樣就大大增加了并網(wǎng)時間，而且還會使得啟動汽輪機所需的電力大大增加，會影響到暖管的效果，造成啟動汽輪機的主汽壓偏大。對此，可采用“開高低旁”的做法，要將主汽壓的數(shù)值保持在2.5～3.5MPa范圍內(nèi)，同時將其真空度維持在65～70kPa范圍，對此最有效的操作即為控制蒸汽量，這樣能夠有效提升汽輪機暖機效率，從而有效控制脹差，并且可以大大縮短并網(wǎng)的時間，進(jìn)而實現(xiàn)降耗目標(biāo)。

3.4.2 加強對汽輪機組運行過程的管理。為了有效地控制汽輪機組的運行過程，可以采用“定-劃-定”的模式。在低負(fù)荷的施工狀況下，為了有效保證鍋爐內(nèi)部燃燒和水循環(huán)的穩(wěn)定性，有效控制水泵軸在臨界轉(zhuǎn)速上所受到的限制，可以借助定壓調(diào)節(jié)的方法，調(diào)節(jié)高負(fù)荷區(qū)域的噴嘴，并且采取更改通流的面積的方法來確保汽輪機的高效運行；針對汽輪機運行過程中的負(fù)荷中間區(qū)域，往往是采取調(diào)節(jié)汽門的方法來關(guān)閉運行。此模式能夠有效地調(diào)整與適應(yīng)負(fù)荷的改變，從而使其能夠充分適應(yīng)汽輪機組一次調(diào)試的準(zhǔn)確性，大大減少調(diào)節(jié)中所失去的流量。在汽輪機組高負(fù)荷運行的狀態(tài)下，需要適當(dāng)?shù)靥岣咧髌麎毫εc溫度，這樣才能有效地保證加熱器的利用率，并且適時地控制加熱器的水位，進(jìn)而有效降低汽輪機加熱器的壓力，實現(xiàn)提升給水溫度的目標(biāo)。

3.4.3 加強對汽輪機組停機過程的控制。汽輪機組停機的時機是非常關(guān)鍵的，所以必須要選擇適宜的溫度，并且在設(shè)備良好的狀態(tài)下，實施停機操作。例如在正常運行中往往是用滑參數(shù)的方式來完成停機操作。這樣不但可以有效借助系統(tǒng)內(nèi)部的余熱來實現(xiàn)發(fā)電，而且能夠大大地降低系統(tǒng)的溫度?？梢杂行У乜刂棋仩t等設(shè)備的溫度，而且也為設(shè)備的維修與維護(hù)提供了便利條件，進(jìn)而實現(xiàn)降耗的目標(biāo)。

4 結(jié)語

隨著我國國民經(jīng)濟的不斷增長，人們對電能的需求也越來越多。汽輪機是火力發(fā)電廠的重要設(shè)備，同時也是主要的耗能設(shè)備，采取有效措施實現(xiàn)對汽輪機組的節(jié)能降耗可以有效地提升電廠的經(jīng)濟效益。目前對汽輪機節(jié)能降耗的措施主要有加強對汽輪機組運行過程的管理、保持凝汽器的真空狀態(tài)以及提升鍋爐的及水溫度等。電廠的相關(guān)工作人員要不斷探索與研究，要善于總結(jié)與歸納，根據(jù)電廠的實際狀況，采取行之有效的節(jié)能降耗措施，實現(xiàn)對汽輪機組的節(jié)能降耗，從而有效降低電廠的發(fā)電成本，提升電廠的經(jīng)濟效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊永明.自動化技術(shù)在電廠節(jié)能減排中的應(yīng)用與研究[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2011，（33）.

[2] 林龍.電廠汽輪機運行的節(jié)能降耗探討[J].黑龍江科技信息，2012，5（4）.

[3] 張軒，奚家碩.火力發(fā)電廠汽輪機的優(yōu)化運行對策淺議[J].電子制作，2015，5（3）.

作者簡介：王占慶（1980-），男（蒙古族），遼寧阜新人，神華內(nèi)蒙古國華準(zhǔn)格爾發(fā)電有限責(zé)任公司工程師，研究方向：熱能與動力工程。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）