淺析發(fā)電廠汽輪機(jī)運(yùn)行的節(jié)能降耗措施

1、淺析發(fā)電廠汽輪機(jī)運(yùn)行的節(jié)能降耗措施 摘要：隨著社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)的能源問(wèn)題也面臨嚴(yán)峻的形勢(shì)，每年的用電量都在逐年增多。面對(duì)日趨嚴(yán)峻的電能問(wèn)題，當(dāng)前發(fā)電廠最主要的工作就是要在發(fā)電廠的汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)最大程度地降低能源的損耗。文章主要分析了發(fā)電廠汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的能源的損耗，并研究出節(jié)能降耗的具體措施。 關(guān)鍵詞：發(fā)電廠；汽輪機(jī)；節(jié)能降耗；汽輪機(jī)輔機(jī)；抽氣設(shè)備 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 中圖分類號(hào)：te08 文章編號(hào)：1009-2374（2015）24-0077-04 doi：10.13535/ki.11-4406/n.2015.24.038 工業(yè)社會(huì)在給人類帶來(lái)財(cái)富的同時(shí)也在消耗著地球僅存的能源，近年

2、來(lái)惡劣天氣的頻繁發(fā)生也讓全世界都在關(guān)注著節(jié)能降耗的問(wèn)題。社會(huì)用電量的猛增給發(fā)電廠帶來(lái)了越來(lái)越大的壓力，汽輪機(jī)作為熱力發(fā)電廠的主要裝備，擔(dān)負(fù)著非常重要的任務(wù)，但是它的正常運(yùn)行往往會(huì)消耗大量的能量，所以，現(xiàn)在發(fā)電廠節(jié)約能源的最主要的任務(wù)就是在汽輪機(jī)運(yùn)行的時(shí)候盡量減少能源的浪費(fèi)。 1 汽輪機(jī)節(jié)能減耗的背景 1.1 電廠煤炭資源使用量 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)于能源的需求不斷擴(kuò)大，國(guó)家積極倡導(dǎo)節(jié)能減排，對(duì)于中國(guó)這個(gè)資源利用大國(guó)來(lái)說(shuō)每年國(guó)家的電力能源的使用都是處于緊張的狀態(tài)。表1為國(guó)家火力電力年產(chǎn)量。我們國(guó)家是一個(gè)能源資源豐富的國(guó)家，煤炭資源豐富，但是由于社會(huì)生產(chǎn)的需要，當(dāng)前煤炭資源的數(shù)量已經(jīng)在不斷的下降

3、，煤炭是電力開(kāi)發(fā)的重要能源，但是當(dāng)前在電力的開(kāi)發(fā)過(guò)程中由于種種原因?qū)е旅禾抠Y源利用不充分，從而導(dǎo)致了資源的浪費(fèi)。表2是國(guó)家在電力等方面使用的煤炭總量： 從表1以及表2中的數(shù)據(jù)顯示出火力電力的生產(chǎn)量與煤炭消耗量明顯的相差較大，從另一方面顯示出煤炭資源利用不充分，存在著大量的損耗。 1.2 電站汽輪機(jī)的主要組成部分 發(fā)電廠發(fā)電最主要的機(jī)器是汽輪機(jī)，然而從上表中看到煤炭資源得不到充分的利用，其最主要的原因取決于汽輪機(jī)在工作時(shí)能否將資源有效充分的利用。汽輪機(jī)主要就是利用蒸汽的能量轉(zhuǎn)化成為機(jī)械的旋轉(zhuǎn)式動(dòng)力機(jī)械，在電力中主要用作發(fā)電的原動(dòng)機(jī)。電站汽輪機(jī)主要由汽輪機(jī)本體設(shè)備、蒸汽系統(tǒng)設(shè)備、凝結(jié)水系統(tǒng)設(shè)備、給

4、水系統(tǒng)設(shè)備以及其他輔助設(shè)備組成。圖1為電站汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)圖： 圖1 電站汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)圖 汽輪機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，任何一個(gè)部位處理不當(dāng)都容易造成零部件的損壞，縮短其工作期限，使得在發(fā)電時(shí)造成能源的浪費(fèi)。 汽輪機(jī)是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換成為機(jī)械功的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力機(jī)械，主要是運(yùn)用在電力的發(fā)動(dòng)上。汽輪機(jī)在使用時(shí)出現(xiàn)以下幾個(gè)方面的問(wèn)題：（1）汽輪機(jī)的運(yùn)行效率低下。電廠的汽輪機(jī)運(yùn)行效率低下主要是由于低壓缸一直處在濕蒸汽區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，各個(gè)級(jí)別的隔板受到水的侵蝕使得氣封逐漸的脫落，導(dǎo)致了嚴(yán)重的漏氣的現(xiàn)象；（2）汽輪機(jī)經(jīng)常振動(dòng)。由于汽輪機(jī)制造方面的缺陷，如零部件的質(zhì)量問(wèn)題以及汽輪機(jī)在安裝時(shí)由于安裝不好，造成在使用時(shí)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象；（3）

5、汽輪機(jī)的能源消耗量大，產(chǎn)電量小于預(yù)計(jì)產(chǎn)能。 2 汽輪機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀 目前，我們國(guó)家電廠汽輪機(jī)主要存在兩個(gè)方面的問(wèn)題，一是能源消耗較大，二是排污過(guò)程中污染過(guò)大。然而，汽輪機(jī)技術(shù)在不斷進(jìn)步，目前世界上最主要的幾項(xiàng)技術(shù)是超臨界火電技術(shù)、循環(huán)流化床火電技術(shù)、增壓液化床聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)以及煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)，表3是對(duì)上述幾項(xiàng)技術(shù)在效率環(huán)保、可靠性等方面的比較。 3 汽輪機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題的因素 3.1 影響汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程能耗的因素 汽輪機(jī)在電廠的所有發(fā)電設(shè)備中屬于比較復(fù)雜的設(shè)備，它在運(yùn)行時(shí)會(huì)受到很多因素的影響，這些因素會(huì)導(dǎo)致汽輪機(jī)消耗的能源變得更大，這些影響因素主要有以下幾種：第一是電廠沒(méi)有隨著時(shí)代進(jìn)步的步伐

6、隨時(shí)更新汽輪機(jī)的運(yùn)行技術(shù)，導(dǎo)致汽輪機(jī)的運(yùn)行能耗較高。第二是在汽輪機(jī)運(yùn)行的時(shí)候不能對(duì)它進(jìn)行合理地調(diào)整，導(dǎo)致汽輪機(jī)實(shí)際的負(fù)荷和它的運(yùn)行參數(shù)完全不同，在這種情況下汽輪機(jī)也不能達(dá)到最佳的運(yùn)行狀態(tài)，所以運(yùn)行能耗會(huì)增加。第三是在汽輪機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中真空泵還會(huì)出現(xiàn)很多問(wèn)題，其中一個(gè)問(wèn)題就是真空泵的溫度較高就會(huì)使凝汽器的真空度增高，這就導(dǎo)致了整個(gè)汽輪機(jī)的熱力循環(huán)系統(tǒng)的效率大大下降，最終增加汽輪機(jī)的能耗。第四是汽輪機(jī)的頻繁啟動(dòng)與停機(jī)或者長(zhǎng)時(shí)間的暖機(jī)行為等都會(huì)增加能耗。 3.2 汽輪機(jī)啟動(dòng)方式的誤區(qū) 汽輪機(jī)最主要的支持動(dòng)力就是依靠熱力，汽輪機(jī)的啟動(dòng)主要就是受熱力的因素限制，在汽輪機(jī)加熱的過(guò)程中，我們?nèi)绾握业揭粋€(gè)合理

7、的加熱方法，把溫度加到最佳的狀態(tài)，在保證安全的情況下，快速的啟動(dòng)起汽輪機(jī)，而很多時(shí)候大家都是注重了快速的啟動(dòng)汽輪機(jī)這一方面，而往往忽視了汽輪機(jī)的合理的溫度，導(dǎo)致很多的時(shí)候啟動(dòng)方法錯(cuò)誤，造成汽輪機(jī)出現(xiàn)各種問(wèn)題。 3.3 汽輪機(jī)軸承問(wèn)題 由于超負(fù)荷使得軸承的受力分布不均勻，個(gè)別的軸承超負(fù)荷導(dǎo)致油的進(jìn)入不順暢，軸承內(nèi)部進(jìn)入了雜物，破壞了原有的零部件。由于氣體進(jìn)入使得油進(jìn)入受到了阻力，破壞了順暢性。由于超負(fù)荷的工作，使得軸承的溫度普遍升高，在高溫的作用下使得潤(rùn)滑油發(fā)生變質(zhì)，極易破壞當(dāng)中的零部件。 4 針對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的問(wèn)題所給出的措施 4.1 控制鍋爐的給水溫度 溫度是汽輪機(jī)運(yùn)行的最主要的一個(gè)因素

8、。雖然表面上鍋爐的給水溫度與汽輪機(jī)沒(méi)有太大的關(guān)系，但是汽輪機(jī)會(huì)與鍋爐形成一個(gè)熱力循環(huán)系統(tǒng)，所以要想減少汽輪機(jī)的能源消耗問(wèn)題就要控制鍋爐內(nèi)的水溫。如果給水溫度比較低，那么鍋爐升溫的時(shí)間就比較長(zhǎng)，這就需要消耗比較多的熱量來(lái)維持它的溫度，產(chǎn)生了熱損失，會(huì)大大降低鍋爐的效益。如果給水的溫度比較高，那么它升溫的時(shí)間就會(huì)相對(duì)較短一點(diǎn)，不需要很多的能源來(lái)維持溫度，鍋爐的排煙時(shí)間就相對(duì)比較少，熱損失就會(huì)變少，從而提高了鍋爐的熱效益。所以控制汽輪機(jī)的給水溫度是降低能耗的措施之一，研究表明正確控制給水溫度的措施有以下兩種： 4.1.1 加強(qiáng)維護(hù)高壓加熱器。高壓加熱器是控制水溫的一個(gè)重要的因素，如果高壓加熱器出現(xiàn)問(wèn)

9、題就會(huì)降低水的溫度，所以在平時(shí)汽輪機(jī)正常的運(yùn)行時(shí)就必須要注意高壓加熱器的運(yùn)行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題要及時(shí)解決，從而控制好水溫。 4.1.2 保證高壓加熱器在運(yùn)行時(shí)的水位。高壓加熱器的水位問(wèn)題是整個(gè)回?zé)嵯到y(tǒng)經(jīng)濟(jì)性和電站設(shè)備安全性的關(guān)鍵，只有保證高壓加熱器中水位的最佳水平才能保證回?zé)嵯到y(tǒng)消耗最低的能源，并保證安全工作。因此，工作人員需要定期清洗高壓加熱器的換熱管并防止泄露，平時(shí)的檢查維修中如果發(fā)現(xiàn)有泄漏點(diǎn)就要及時(shí)更換換熱管。另外除了換熱管以外，工作人員還需要著重檢查水箱隔板的焊接處，如果水箱隔板沒(méi)有完全封閉，蒸汽就不會(huì)從正確的路線中進(jìn)行熱交換導(dǎo)致給水溫度降低，水箱隔板的焊接處是最容易出現(xiàn)問(wèn)題的地方，所以為

10、了保證加熱器中的正常水位，在發(fā)現(xiàn)焊接處存在問(wèn)題時(shí)必須要及時(shí)處理。 4.2 保證凝汽器運(yùn)行時(shí)的真空度 凝汽器就是在汽輪機(jī)做完功之后將蒸汽進(jìn)行凝結(jié)的裝置，有良好真空性的凝汽器才能維持汽輪機(jī)的高效率地運(yùn)轉(zhuǎn)，從而提高整個(gè)發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)效益。保證凝汽器運(yùn)行的真空度的重要措施有以下三種： 4.2.1 確保機(jī)組的真空密封性良好。定期對(duì)凝汽器進(jìn)行密封性檢測(cè)，最少半個(gè)月一次，在整個(gè)機(jī)組進(jìn)行維修的時(shí)候應(yīng)該對(duì)凝汽器進(jìn)行水壓試驗(yàn)，用來(lái)檢查凝汽器是否有泄漏的地方。 4.2.2 防止凝汽器的銅管結(jié)垢。當(dāng)通過(guò)凝汽器的水質(zhì)比較差時(shí)，水加熱后就會(huì)形成很多的水垢，因?yàn)槟鲀?nèi)銅管比較細(xì)，所以產(chǎn)生水垢時(shí)很容易堵塞銅管，因此工作人員應(yīng)

11、定期清洗銅管內(nèi)的水垢，并控制水循環(huán)中水的質(zhì)量，從而從源頭上控制水垢的產(chǎn)生。 4.2.3 控制凝汽器的水位?？刂颇鞯乃痪褪且乐顾乃簧?，因?yàn)楫?dāng)凝汽器的水位過(guò)高時(shí)，就會(huì)減少凝汽器內(nèi)的換熱面積，降低水汽的凝結(jié)效果，凝汽器的溫度就會(huì)升高，從而降低真空度。 4.3 優(yōu)化汽輪機(jī)的運(yùn)行過(guò)程和啟動(dòng)停機(jī) 4.3.1 啟動(dòng)汽輪機(jī)時(shí)的優(yōu)化措施。當(dāng)暖機(jī)的時(shí)間比較長(zhǎng)時(shí)，汽輪機(jī)的啟動(dòng)就會(huì)出現(xiàn)壓力與凝汽器的真空度與重轉(zhuǎn)參數(shù)嚴(yán)重不符的現(xiàn)象，這不但會(huì)增加運(yùn)行時(shí)的能源損耗，還會(huì)增加它的電力損耗，極大地降低了整個(gè)汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益。為了優(yōu)化汽輪機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程，工作人員可以先降低主氣門(mén)的蒸汽的壓力，然后開(kāi)啟真空破壞門(mén)，從而降

12、低凝汽器的真空度，這樣就可以使主汽門(mén)的壓力和凝汽器的真空度與重轉(zhuǎn)參數(shù)相當(dāng)，從而降低它的能耗。 4.3.2 汽輪機(jī)停機(jī)時(shí)的優(yōu)化措施。停機(jī)是指汽輪機(jī)從正常的運(yùn)行到停止的狀態(tài)的過(guò)程，簡(jiǎn)單的說(shuō)停機(jī)的過(guò)程也是汽輪機(jī)的各個(gè)金屬零部件溫度冷卻的過(guò)程，因此一旦處理不當(dāng)便會(huì)造成比在汽輪機(jī)工作的時(shí)候更大的損失。所以在汽輪機(jī)停止的時(shí)候尤其要注意汽輪機(jī)上各個(gè)部件的溫度的變化，防止因冷熱不均，或者冷的過(guò)慢亦或冷的過(guò)快而造成設(shè)備的損壞。 4.4 輪機(jī)的正確的啟動(dòng)方式 由于汽輪機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程是一個(gè)對(duì)汽輪機(jī)的各個(gè)零部件的加熱的過(guò)程，因此在啟動(dòng)的過(guò)程中如果溫度處理不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致個(gè)別零部件的溫度急速上升產(chǎn)生很高的熱量使得零件變形等造

13、成損傷，降低零部件的使用壽命。因此采用一個(gè)合理的啟動(dòng)方法至關(guān)重要，現(xiàn)在的汽輪機(jī)的啟動(dòng)方式多種多樣，主要有額定參數(shù)啟動(dòng)，高、中壓缸聯(lián)合啟動(dòng)等，因此在日常的使用過(guò)程中應(yīng)當(dāng)仔細(xì)閱讀說(shuō)明書(shū)，嚴(yán)格按照說(shuō)明書(shū)上的要求來(lái)啟動(dòng)，避免因小失大，造成不必要的損失。另外，在汽輪機(jī)的啟動(dòng)中應(yīng)該防止轉(zhuǎn)子彎曲，要注重閥門(mén)的檢查，監(jiān)視蒸汽溫度的變化，還應(yīng)該注意在啟動(dòng)時(shí)不要使用減溫水等。 4.5 負(fù)荷工作軸承溫度上升 在很多的時(shí)候汽輪機(jī)的問(wèn)題出現(xiàn)，都是由于汽輪機(jī)超負(fù)荷的工作，導(dǎo)致了個(gè)別的軸承負(fù)荷加重，使得在油進(jìn)入的時(shí)候受到了阻力進(jìn)而會(huì)破壞汽輪機(jī)的零部件。由于軸承中存在著氣體，油的前進(jìn)不舒暢潤(rùn)滑不夠，導(dǎo)致軸承的溫度上升，進(jìn)而也

14、會(huì)導(dǎo)致油的質(zhì)量發(fā)生變化，油質(zhì)惡化，損壞整體的設(shè)備，造成工作效率低下。針對(duì)上述問(wèn)題，我們應(yīng)該意識(shí)到，對(duì)于汽輪機(jī)的使用應(yīng)該在其工作的負(fù)荷之內(nèi)，避免因?yàn)檫^(guò)分強(qiáng)求發(fā)展的指標(biāo)而促使其設(shè)備使用期限的下降，造成不必要的損失。對(duì)于由于溫度的上升而造成油變質(zhì)的問(wèn)題，我們可以合理的啟動(dòng)汽輪機(jī)，將溫度控制在可以保證設(shè)備正常運(yùn)行而油也不會(huì)發(fā)生質(zhì)變的范圍內(nèi)。 4.6 優(yōu)化汽輪機(jī)之中的除氧器 除氧器的主要的作用就是去除鍋爐給水中的氧氣以及其他不凝結(jié)氣體。很多時(shí)候?qū)τ诒３制啓C(jī)凝汽器的真空度時(shí)我們比較注重溫度等方面的改善與控制，卻忽視了汽輪機(jī)中的除氧器的作用，我們可以在保持溫度等外部因素的同時(shí)改善內(nèi)部的除氧器，加大吸力，去

15、除多余的氧氣以及其他不凝結(jié)氣體。 5 汽輪機(jī)輔機(jī)的運(yùn)行優(yōu)化 長(zhǎng)期以來(lái)，由于技術(shù)的不斷發(fā)展，人們?cè)谄啓C(jī)的主機(jī)上花費(fèi)了過(guò)多的時(shí)間，經(jīng)常想到的都是優(yōu)化汽輪機(jī)的主機(jī)部分，從而達(dá)到汽輪機(jī)節(jié)能損耗的目的，使得汽輪機(jī)的主要設(shè)備的設(shè)計(jì)制造以及運(yùn)行都達(dá)到了一個(gè)比較高的水平，但是汽輪機(jī)的總體質(zhì)量還是不夠高，其主要原因在于我們忽視了汽輪機(jī)的輔機(jī)開(kāi)發(fā)與改進(jìn)。由于過(guò)度強(qiáng)調(diào)了主機(jī)質(zhì)量的提升忽視了輔機(jī)，使得汽輪機(jī)在運(yùn)行中的效率達(dá)不到所設(shè)計(jì)的水平，白白消耗了過(guò)多的能量，造成能源的損失耗費(fèi)。 因此，對(duì)于輔機(jī)的運(yùn)行方式的調(diào)整，是一項(xiàng)必不可少的工作，它可以有效地減少設(shè)計(jì)配套過(guò)程中造成的能量損失，從而提高設(shè)備的運(yùn)行效率。 針對(duì)汽輪

16、機(jī)輔機(jī)的優(yōu)化，使其達(dá)到一個(gè)客觀的水平，優(yōu)化汽輪機(jī)，節(jié)能優(yōu)化。對(duì)于輔機(jī)的改進(jìn)優(yōu)化是一項(xiàng)投入少見(jiàn)效快的項(xiàng)目，應(yīng)當(dāng)大力推廣。 5.1 汽輪機(jī)輔機(jī)的組成部分 汽輪機(jī)的構(gòu)造復(fù)雜，零部件眾多，汽輪機(jī)的輔機(jī)由多個(gè)部分組成，想要提高汽輪機(jī)的運(yùn)行效率，加強(qiáng)汽輪機(jī)的節(jié)能減耗，也需要從汽輪機(jī)輔機(jī)方面入手。汽輪機(jī)輔機(jī)主要由冷凝器、凝結(jié)水泵、循環(huán)水泵、低壓加熱器、疏水泵、高壓加熱器、減溫減壓器、除氧器等組成，以及各個(gè)系統(tǒng)管路、閥門(mén)。 5.2 汽輪機(jī)輔機(jī)優(yōu)化措施 火電機(jī)組汽輪機(jī)主要的輔機(jī)有循環(huán)水泵、抽氣設(shè)備、凝結(jié)水泵等，要想優(yōu)化汽輪機(jī)，達(dá)到節(jié)能的目的，對(duì)汽輪機(jī)輔機(jī)的優(yōu)化要從以下方面入手： 5.2.1 循環(huán)水泵運(yùn)行的優(yōu)化。

17、實(shí)際中，汽輪機(jī)的循環(huán)水泵的臺(tái)數(shù)是有限的，故在循環(huán)水泵的優(yōu)化主要體現(xiàn)在現(xiàn)有的循環(huán)水泵的臺(tái)數(shù)下進(jìn)行調(diào)整，組合出不同的水泵運(yùn)行方式，通過(guò)結(jié)合機(jī)組的負(fù)荷以及循環(huán)水溫的變化確定最佳背壓的循環(huán)水泵的運(yùn)行的方式。 5.2.2 抽氣設(shè)備運(yùn)行方式的優(yōu)化。汽輪機(jī)在啟動(dòng)的時(shí)候應(yīng)該是在真空的狀態(tài)下進(jìn)行的，一旦空氣進(jìn)入阻礙油的流暢程度，就會(huì)加大對(duì)汽輪機(jī)的損耗程度。汽輪機(jī)中的抽氣設(shè)備的主要的任務(wù)就是在汽輪機(jī)啟動(dòng)的時(shí)候建立真空，把里面的空氣以及其他不能凝結(jié)的氣體抽出，保持汽輪機(jī)的真空度。抽氣設(shè)備的主要作用就是將真空泵冷卻，進(jìn)而產(chǎn)生巨大的吸力來(lái)抽掉空氣。降低冷卻真空泵的水源，另一方面就是改變?cè)械墓ぷ魉h(huán)，減小路徑采用直流的系統(tǒng)。 6 總結(jié) 電站汽輪機(jī)為國(guó)家電力的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)，對(duì)于汽輪機(jī)的節(jié)能優(yōu)化措施不僅僅在于加強(qiáng)改進(jìn)除氧器，保持機(jī)組的真空度，還在于改進(jìn)汽輪機(jī)的技術(shù)，不斷地開(kāi)發(fā)創(chuàng)新型的超臨界火電技術(shù)、循環(huán)流化床火電技術(shù)、增壓液化床聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)以及煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)，為國(guó)家的電力能源的發(fā)展做出重要的貢獻(xiàn)。傳統(tǒng)的汽輪機(jī)的構(gòu)造設(shè)備主要有汽輪機(jī)本體設(shè)備、蒸汽系統(tǒng)設(shè)備、凝結(jié)水系統(tǒng)設(shè)備、給水系統(tǒng)設(shè)備以及其他輔助設(shè)備組成，我們可以在原有的基礎(chǔ)上增加一些對(duì)于節(jié)能有利的新型設(shè)備，不斷地完善汽輪機(jī)。 參考文獻(xiàn)