汽轮机节能技术的应用及优化改造对策分析

佟丹丹 马壮 杨明 李通

摘 要：汽轮机运行过程中，会消耗大量能源，为降低能耗，应合理应用改进汽轮机技术工艺、适时调整汽轮机运行负荷、调整汽轮机的开启方式等节能技术，并且对给水泵、加热系统、凝汽器真空抽气系统等进行优化改造。

关键词：汽轮机;节能技术;优化改造对策

汽轮机（The steam turbine）是火电厂的核心动力设备，这是一种以蒸汽为动力的旋转式装置，运行时经过固定喷嘴的高温高压蒸汽会形成加速气流，并喷射到转子的叶片上使之旋转，随后对外做功，具有工作效率高、单机功率大且使用年限長的优势[1]。在节能降耗背景下，汽轮机作为电厂发电的主要机械设备，是火力发电厂节能目标实现的关键，准确分析当前汽轮机能耗现状及影响因素，合理应用节能技术，展开优化改造，能够有效降低汽轮机运行过程中的能耗，有所缓解能源紧缺形式。

1.汽轮机节能技术的应用分析

汽轮机运行过程中，通过煤、燃气等燃料的燃烧，产生蒸汽热能，其中大部分蒸汽进入汽轮机内部，在一系列环形配置喷嘴和动叶的作用下，热能转化为汽轮机转子旋转机械能，汽轮机输出轴直接连接发电机，实现持续性发电。在火力发电模式中，汽轮机是主要的能源消耗装置，由于我国汽轮机技术水平相对较低，能量转化率较低，能耗居高不下。当前，在汽轮机运行过程中，存在以下几个方面的能耗问题：①工作人员未关注汽轮机运行负荷，合理调节设备运行参数，导致能源浪费现象严重;②汽轮机的真空泵对于设备能源影响较大，如若真空泵温度过高，将导致冷凝器真空度提升，热力循环系统工作效率下降，能耗增加;③汽轮机启动环节也会影响到能耗，对于汽轮机，工作人员侧重于设备的快速启动，却忽略了启动的温度，如若在温度未达标的情况下强行启动，设备容易出现故障，能耗也较高。

针对上述情况，可采取以下节能技术措施：①改进汽轮机技术工艺。电厂工作人员应该加强对于汽轮机技术工艺的研究，基于节能降耗的目标，对向技术装置进行优化改造，比如说凝结系统、循环水泵、抽气设备等，减少不必要的能源消耗;②适时调整汽轮机运行负荷。根据电力生产需求，合理调整汽轮机运行负荷，在长期运行过程中，汽轮机的运行状态、功率都会逐步发生变化，需加强对于设备的养护、检修，定期调整汽轮机运行负荷，保障设备高效率运行，提升整体运行质量与安全性，节约能源消耗;③加强高压加热设备的维护。高压加热设备是汽轮机巡检的重点对象，需定期进行维护检修，检查加热器钢管有无跑、滴、冒、漏的情况，检查加热器水室隔板是否完全密封，检查高压加热器电路是否老化，以防短路，确保其整体的热交换效率，减少能源浪费现象;④调整汽轮机的开启方式。按照规定，汽轮机必须在标准气体温度下，方可启动开始工作，开启时，伴随部分热能损失，为了缩短暖机时间，可采取高开低走的方式，降低主汽门蒸汽压力，同时开启真空破坏门，降低冷凝器真空度，这样既能达到汽轮机快速开启的目标，又能兼顾降低能耗的任务;⑤采取滑参数停机的方式。汽轮机停机环节涉及两个参数，滑参数与定参数，滑参数模式下停机，可实现对于锅炉余热的充分利用，并加速相邻部件的冷却，这样能够避免汽轮机汽缸温度差异过大，达到清洗叶片的作用，节能降耗效果显著[2]。

2.汽轮机的节能优化改造对策分析

2.1给水泵优化改造

在以往，给水泵的运行动力是通过锅炉来调节给水阀门，这种传统工作模式虽然操作简便，但实践起来容易发生各种问题，弊端明显，如若问题未得到有效处理，不仅会影响到火电厂的正常运行，还会造成重大的经济损失，且汽轮机处于低负荷运行状态，设备容易损坏。经过长期的实践，原有定速给水泵的工作模式得到改进，在实际生产中应用了变速给水泵，当汽轮机处于低负荷运行状态，无需通过调节阀给水，这样一来，汽轮机运行效率提升，整体工作质量提高，且节能效果显著，不仅避免了汽轮机损坏的风险，而且降低了能源消耗。

2.2加热系统技术改造

热力发电厂通过燃煤加热水，产生蒸汽带动汽轮机，加热水的环节会产生一部分的热能损失，如若给水温度过低，将增加燃料的消耗，因此必须对加热系统进行优化改造，精确控制给水温度。在优化改造工程中，可采取调整高压加热器投入率的方式，在汽轮机开关环节，严格按照规范与标准作业，适当调节高压加热器。加强对于汽轮机的维护检修，调节装置运行参数，及时清理管道内的积垢，让高压加热器水位保持稳定，提升传递效率，定期检查加热器冷却水等设备，确保设备气密性良好，以防发生泄漏，导致高压给水无法通过冷却水管，给水温度过低，增加燃煤消耗。

2.3凝汽器真空抽气系统优化改造

在火电厂汽轮机优化过程中，凝汽器真空抽气系统属于重点优化对象，人们在尝试引进新技术的同时，应该不断总结经验，逐步改良优化方案，确保优化措施的可行性。在优化凝汽器真空抽气系统的过程中，首先应该展开全面检测，探查系统运行情况，查明常见故障点，作出优化设计，提升系统运行的安全性、稳定性;其次，必须保证凝汽器真空抽气系统真空，在较高电力能源生产目标的重压下，火电厂设备长期连续运行，导致凝汽器真空抽气系统损坏，真空泵超载，影响到汽轮机的正常运行，必须予以重视，根据生产目标，优化凝汽器真空抽气系统，减少设备损耗，确保系统在汽轮机运行过程中始终能够保持内部真空状态，提升汽轮机热力循环效率[3]。

3.结语

汽轮机是一种结构复杂的精密性重型机械，分为转子和静子两个部分，转子部分由主轴、联轴器、叶轮、动叶片等组成，静子部分由进汽部分、汽缸、静叶栅、隔板、汽封、轴承等组成。在火力发电中，汽轮机需要消耗大量的煤、燃气等能源物质，方可生产出满足社会需求的电力能源，能量转化效率相对较低。当前能源紧缺，为了改善这一现状，应该在火力发电中贯彻节能降耗理念，根据当前汽轮机能源消耗或者浪费的情况，对症应用节能技术，对汽轮机进行优化改造，切实降低汽轮机各个运行环节的能源消耗，提升能量转化效率，优化火电厂的经济效益和社会效益[4]。

参考文献：

[1]杨立宾，马桂楠. 基于大数据的汽轮机循环水泵变频改造后节能控制优化[J]. 自动化应用，2020，（09）：12-14.

[2]杨太勇，祝建飞，费章胜. 超临界600 MW汽轮机高压调门阀序优化及经济运行[J]. 电力与能源，2020，41（01）：116-119.

[3]徐章福，邓彤天，钟晶亮，王锁斌，张世海. 汽轮机DEH转速控制模式下的节能优化[J]. 中国电力，2020，53（04）：186-192.

[4]张西安，高世刚，单洪亮，李晓东，唐燕海，陈伟，姬海鹏. 1000MW机组驱动给水泵汽轮机耦合变频发电机安装关键技术研究[J]. 河南电力，2019，（S2）：65-71.

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