張國林

摘要：隨著我國能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整進(jìn)程不斷深入，以及清潔能源技術(shù)的不斷推廣，國家對(duì)節(jié)能減排的要求也不斷提高，火電廠作為我國最重要的能源供給單位，在生產(chǎn)電能的過程中同樣需要考慮節(jié)能問題。從汽輪機(jī)的工作原理出發(fā)，在經(jīng)過長期的實(shí)踐的前提下，對(duì)汽輪機(jī)能耗影響因素進(jìn)行科學(xué)總結(jié)，并提出相關(guān)的合理化節(jié)能策略。

關(guān)鍵詞：火電廠;汽輪機(jī);能耗因素;優(yōu)化策略

隨著用電需求量及能源價(jià)格的日漸增加，電廠節(jié)能降耗更是成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。電廠發(fā)電的全過程，汽輪機(jī)發(fā)揮著不可替代的作用，而汽輪機(jī)運(yùn)行過程的節(jié)能降耗能力更是關(guān)乎到電廠節(jié)能降耗的整體效果。因此，電廠汽輪機(jī)運(yùn)行過程，必須控制好能源消耗量，即采取技術(shù)性手段及進(jìn)行技術(shù)改造，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。

1 汽輪機(jī)組的工作原理

汽輪機(jī)組是借助蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換為做功操作的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，其主要任務(wù)是將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，其工作過程主要包括沖動(dòng)作用和反動(dòng)作用。沖動(dòng)作用主要是指高速蒸汽通過汽輪機(jī)組動(dòng)葉汽道時(shí)，其流動(dòng)方向會(huì)發(fā)生變化，且會(huì)對(duì)葉片造成一定的沖動(dòng)力，進(jìn)而推動(dòng)葉片發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而產(chǎn)生機(jī)械做功。反動(dòng)作用是指蒸汽在汽輪機(jī)汽道中發(fā)生膨脹和加速現(xiàn)象，對(duì)葉片產(chǎn)生沖動(dòng)力從而做功。沖動(dòng)過程氣流在汽道中僅發(fā)生方向改變，而反動(dòng)過程主要是氣體發(fā)生膨脹和加速而不會(huì)改變方向。

2 汽輪機(jī)組能耗影響因素分析

2.1 汽缸的工作性能

汽缸是汽輪機(jī)內(nèi)的主要零部件之一，在發(fā)電流程中起到了密閉隔斷的作用，將蒸汽封閉在機(jī)組內(nèi)部，進(jìn)而通過蒸汽熱能帶動(dòng)機(jī)組做功轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)熱能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換目標(biāo)，因此在氣缸的外周配套有多種類型的管道，實(shí)現(xiàn)排汽、進(jìn)汽以及回?zé)岢槠裙ば蛉蝿?wù)。在發(fā)電的過程中，汽輪機(jī)內(nèi)缸與內(nèi)部蒸汽直接接觸，因而有大量的熱能傳導(dǎo)至缸壁，繼而輻射傳導(dǎo)至外缸，成為了主要的熱能消耗因素。因此在設(shè)備的設(shè)計(jì)方面，必須在兩層之間設(shè)置夾層氣流，以減少該類能耗。

2.2 運(yùn)行機(jī)組通流性

汽輪機(jī)組的工藝流程需要保障蒸汽的順利流通，從這一角度分析，流通效率越高，在此過程中出現(xiàn)的能耗就越小，從而實(shí)現(xiàn)良好的節(jié)能效果。根據(jù)長期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來看，良好的通流性是對(duì)于火電廠汽輪機(jī)組的順暢運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)工藝環(huán)節(jié)的無縫銜接是非常重要的，需要科學(xué)的調(diào)整運(yùn)行機(jī)組內(nèi)的通流面積以及汽流量，從而實(shí)現(xiàn)提高汽輪機(jī)缸內(nèi)工作效率和做功水平的目標(biāo)。

2.3 工作環(huán)境的影響

對(duì)于火電廠汽輪機(jī)組的工作效率與能耗水平起到影響的環(huán)境因素主要包括氣壓與溫度兩種。在汽輪機(jī)組的工作過程中，汽輪機(jī)的汽缸會(huì)在燃料持續(xù)供應(yīng)的情況下，產(chǎn)生更大的噴水量和空氣比重，這些環(huán)境因素的改變將會(huì)帶來明顯的熱能消耗的提高，從而影響汽輪機(jī)組的做工效率。

3 汽輪機(jī)節(jié)能降耗的優(yōu)化措施探討

3.1 合理設(shè)定操作工序，對(duì)設(shè)備的啟停環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化

一般情況下，啟動(dòng)汽輪機(jī)需要的冷態(tài)氣壓值為：2.5～3.0MPa，而啟動(dòng)溫度一般介于270～300℃之間;凝結(jié)器內(nèi)真空壓力的波動(dòng)區(qū)間為-50KPa～40KPa。在汽輪機(jī)進(jìn)入正式啟動(dòng)之間，需要經(jīng)過預(yù)熱環(huán)節(jié)的操作來提升汽缸內(nèi)溫度，而此過程也是整個(gè)生產(chǎn)工序中能耗最高的環(huán)節(jié)之一，因此，科學(xué)合理地安排汽輪機(jī)的啟停時(shí)機(jī)，可以對(duì)系統(tǒng)能耗起到直接的優(yōu)化作用。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分析，汽輪機(jī)停機(jī)操作基本發(fā)生在檢修期間，因此在該階段需要相關(guān)人員嚴(yán)格遵循檢修制度，把控檢修質(zhì)量，確保排查所有潛在的故障隱患，提高汽輪機(jī)的持續(xù)運(yùn)行周期。

3.2 合理配置參數(shù)，對(duì)熱力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化

對(duì)于任何工藝設(shè)備而言，其合理的參數(shù)配置都將顯著提高該設(shè)備的運(yùn)行表現(xiàn)，汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)同樣需要在該環(huán)節(jié)進(jìn)行科學(xué)的優(yōu)化，借助各種監(jiān)測工具，以及長期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)最佳的參數(shù)組合，不僅可以提高汽輪機(jī)的整體性能，還可有效減少能量的額外消耗，提高整體的節(jié)能效果。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，操作與運(yùn)維人員需要靈活根據(jù)熱力系統(tǒng)的位置以及管道走向進(jìn)行優(yōu)化與調(diào)整，確保將熱能損耗降低至最低水平;優(yōu)化中壓外下缸以及高壓外下缸的疏水系統(tǒng)和高加疏水方式，確定最佳的參數(shù)組合。

3.3 合理規(guī)劃操作機(jī)制，對(duì)凝汽器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化

保證凝汽器實(shí)現(xiàn)最佳真空狀態(tài)，不僅能夠促使電廠汽輪機(jī)機(jī)組的出力度，同時(shí)能夠有效控制燃料消耗?？蓮囊韵聨讉€(gè)方面進(jìn)行改善：定期檢測凝汽器喉部以下位置，確保系統(tǒng)的封閉性能;采用自動(dòng)化的監(jiān)控方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)凝汽器的實(shí)施控制，并采取自適應(yīng)的動(dòng)態(tài)調(diào)控策略，根據(jù)當(dāng)前的運(yùn)行水位和水溫進(jìn)行靈活的調(diào)整，確保水位處于正常范圍之內(nèi)，水溫維持在26℃左右;循環(huán)冷卻水對(duì)于凝汽器的能耗水平影響巨大，因此需要對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行定期檢測，保障其能夠?yàn)橄到y(tǒng)的換熱提供充足可靠的冷卻用水。

3.4 動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)汽輪機(jī)運(yùn)行水溫

火電廠汽輪機(jī)的運(yùn)行需要滿足一定的水溫條件，而燃料的投放量同樣受到的當(dāng)前水溫的影響。尤其當(dāng)水溫較低時(shí)，會(huì)明顯增加系統(tǒng)的能耗，這也會(huì)帶來額外的煙氣排放量，在拉低了機(jī)組運(yùn)行效率的同時(shí)，也增大了環(huán)境污染壓力。因此，將水溫控制在合理的范圍內(nèi)，對(duì)于汽輪機(jī)的高效運(yùn)轉(zhuǎn)至關(guān)重要。同時(shí)，必須將汽輪機(jī)加熱器水位控制在預(yù)定范圍之內(nèi)，加熱器在水位正常的情況下可為設(shè)備安全運(yùn)行提供保障，因此需要對(duì)該設(shè)備的管道進(jìn)行定期檢查，排查可能出現(xiàn)的漏電情況，保障設(shè)備的密封性能。

3.5 降低鍋爐的汽水損失量

造成火電廠鍋爐汽水損失的主要因素是因?yàn)闄z修質(zhì)量的不過關(guān)，從而導(dǎo)致汽水不同程度的泄露，因此，在防止或者最低程度減少汽水損失的措施設(shè)計(jì)時(shí)，我們要考慮到以下幾點(diǎn)：①保證火電廠鍋爐的給水質(zhì)量，高質(zhì)量的給水條件可以降低鍋爐的排污率;②汽水分離設(shè)備的安裝質(zhì)量和檢修質(zhì)量一定要達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，來保證汽水分離設(shè)備的正常運(yùn)行，大幅提高汽水分離的效率，提高節(jié)能效果;③確保鍋爐運(yùn)行時(shí)鍋爐的負(fù)荷、氣壓和水位等參數(shù)處在穩(wěn)定狀態(tài)，來防止鍋爐機(jī)組汽水分離設(shè)備在不穩(wěn)定的環(huán)境中運(yùn)行，提高汽水分離設(shè)備的運(yùn)行效率;④如果鍋爐機(jī)組運(yùn)行出現(xiàn)異常，應(yīng)當(dāng)及時(shí)開啟或者關(guān)閉疏水裝置，在鍋爐運(yùn)行時(shí)，還應(yīng)當(dāng)充分的檢查疏水門和排污門，如果存在泄露現(xiàn)象，要及時(shí)采取措施進(jìn)行處理，防止能耗損失，提高節(jié)能降耗質(zhì)量。

4 結(jié)語

汽輪機(jī)是火力發(fā)電廠的重要設(shè)備，同時(shí)也是主要的耗能設(shè)備，采取有效措施實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪機(jī)組的節(jié)能降耗可以有效地提升電廠的經(jīng)濟(jì)效益。目前對(duì)汽輪機(jī)節(jié)能降耗的措施主要有加強(qiáng)對(duì)汽輪機(jī)組運(yùn)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(shí)際狀況，采取行之有效的節(jié)能降耗措施，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽輪機(jī)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(jì)效益。

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