華電電力科學(xué)研究院 孟獻(xiàn)兵

淺談電廠汽輪機(jī)運(yùn)行優(yōu)化措施

華電電力科學(xué)研究院 孟獻(xiàn)兵

在我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的同時(shí)，電力企業(yè)亦高速發(fā)展。隨著電廠規(guī)模的不斷增大，其能耗也不斷增加，在其中汽輪機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中的能耗便占據(jù)很大部分。如果可以優(yōu)化汽輪機(jī)的運(yùn)行過(guò)程，便可以降低我國(guó)電廠中的能耗，提高我國(guó)電廠的發(fā)電效率。本文中將原傳統(tǒng)配汽方式轉(zhuǎn)換成順序閥配汽方式，進(jìn)而優(yōu)化汽輪機(jī)組的運(yùn)行過(guò)程。并且分析了其電廠汽輪機(jī)的滑壓運(yùn)行曲線對(duì)文中優(yōu)化措施的效果進(jìn)行了驗(yàn)證，在實(shí)現(xiàn)電廠汽輪機(jī)降低能耗以及提高效率有著重大作用。

電廠汽輪機(jī)；運(yùn)行優(yōu)化；措施；探討

前言

在汽輪機(jī)開(kāi)始工作時(shí)，大汽閥便會(huì)先行開(kāi)啟，用以增大蒸汽流量，其進(jìn)入汽輪機(jī)內(nèi)部后帶動(dòng)汽輪機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。因此欲提高汽輪機(jī)的工作功率，我們可以采用優(yōu)化汽輪機(jī)蒸汽參數(shù)的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。汽輪機(jī)汽閥一般可以通過(guò)單閥調(diào)節(jié)或者順序閥調(diào)節(jié)來(lái)進(jìn)行控制。其中前者便是利用其蒸汽參數(shù)進(jìn)行控制，而后者則是用噴嘴開(kāi)關(guān)閥門。就我國(guó)目前現(xiàn)況而言，大部分電廠中使用復(fù)合型的配汽方式。即在啟動(dòng)以及負(fù)荷較小的時(shí)候采用單閥，在額定工況時(shí)采用順序閥。這種方式在負(fù)荷比較高的時(shí)候效率比較高，但是在開(kāi)啟以及負(fù)荷較少時(shí)則具有非常嚴(yán)重的節(jié)流損失。為了實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，提高汽輪機(jī)工作效率，我們可以采用優(yōu)化其配汽方式來(lái)達(dá)到目的。

1.汽輪機(jī)配汽方式的優(yōu)化措施

1.1 傳統(tǒng)汽輪機(jī)配汽方式簡(jiǎn)介

由上述敘述中可知，在汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，我國(guó)大部分電廠使用復(fù)合型配汽方式進(jìn)行控制?？梢酝ㄟ^(guò)改變蒸汽參數(shù)及其流量控制各個(gè)閥門的工作過(guò)程。當(dāng)汽輪機(jī)的負(fù)荷比較小的時(shí)候，一般由單閥進(jìn)行節(jié)流調(diào)節(jié)。而且在這一過(guò)程中，四個(gè)閥門一起工作。在負(fù)荷增大到一定程度時(shí)，開(kāi)始成為順序閥調(diào)節(jié)，部分閥門停止工作。這種工作方式的負(fù)荷在90% 以上效率可以到最高。然而在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，改變閥門調(diào)節(jié)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量損失，為改善其運(yùn)行過(guò)程，便會(huì)優(yōu)化其滑行參數(shù)來(lái)達(dá)到理想工況。其中一種有效措施便是在運(yùn)行過(guò)程中保持閥門開(kāi)度，利用蒸汽壓力改變負(fù)荷。但是這種方法也存在著一定的弊端，在運(yùn)行過(guò)程中負(fù)荷發(fā)生突變，因此順序閥調(diào)節(jié)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的損失。

1.2 優(yōu)化方案探討

通過(guò)一系列的相關(guān)分析，可知，在傳統(tǒng)的復(fù)合型配汽方式會(huì)在負(fù)荷作用突變過(guò)程中引起過(guò)高的熱損。為避免上述情況的發(fā)生，本文提出以下的調(diào)節(jié)方式用于優(yōu)化電廠汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程。將傳統(tǒng)閥門調(diào)節(jié)方式即從單閥轉(zhuǎn)為順序閥調(diào)節(jié)方式改變?yōu)閱伍y式--順序閥式--單閥式的“三閥式”調(diào)節(jié)方法。這種方法可以在改變配汽方式的時(shí)候合理優(yōu)化負(fù)荷作用，在此過(guò)程中需要注意認(rèn)真校核調(diào)節(jié)級(jí)的強(qiáng)度。這種新式調(diào)節(jié)比之前傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式而言，在汽輪機(jī)的負(fù)荷突變時(shí)損耗更小，其可以通過(guò)分擔(dān)系統(tǒng)負(fù)荷而使得效率大大提升。傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式在突變瞬間便會(huì)對(duì)系統(tǒng)世家很重的負(fù)擔(dān)，能耗增大，調(diào)節(jié)級(jí)強(qiáng)度過(guò)大，不利于系統(tǒng)調(diào)節(jié)。

其次在針對(duì)優(yōu)化滑壓運(yùn)行曲線方面，新式配氣方式比傳統(tǒng)的在流通能力方面更加優(yōu)秀。雖然在運(yùn)行過(guò)程中，新式的配汽方式會(huì)改變?cè)械倪\(yùn)行方式，但是其強(qiáng)大的調(diào)節(jié)鞥能力會(huì)更加有效的改變負(fù)荷運(yùn)行方式，而且在轉(zhuǎn)變過(guò)程中，耗能會(huì)大幅減少，效率更高。

2.實(shí)例分析

為驗(yàn)證上述中的新式配汽方式的成果，特做下列研究探討。我們?cè)谀畴姀S改變其汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴組的運(yùn)行過(guò)程為上述優(yōu)化方案，并且將不同的調(diào)節(jié)方式進(jìn)行比較分析，該廠中的汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴組的安裝方式如下圖1所示。

圖1 輪機(jī)調(diào)節(jié)噴嘴組的俯視圖

通過(guò)研究在傳統(tǒng)配汽方式的工作，我們可以得出配汽閥門的開(kāi)度，其便如表1所示。

我們分別使用三種配汽方式對(duì)電廠汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴組進(jìn)行調(diào)節(jié)。其一：通過(guò)逆時(shí)針順序進(jìn)行調(diào)節(jié)，即2-4-3-1的方式。其二通過(guò)逆時(shí)針對(duì)稱順序進(jìn)行調(diào)節(jié)即2-3-4-1的方式。其三采用順時(shí)針對(duì)稱的順序進(jìn)行調(diào)節(jié)，即4-1-2-3。

通過(guò)在相同條件下對(duì)各組優(yōu)化方案進(jìn)行分析運(yùn)行，便可以統(tǒng)計(jì)出各個(gè)方案下對(duì)上述調(diào)節(jié)方式進(jìn)行研究之后便可以得出各個(gè)系統(tǒng)的熱耗裝態(tài)，并且根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果便可以對(duì)其配汽方式的優(yōu)化程度有一定了解，可以得到各個(gè)系統(tǒng)的效率高低。其熱能損耗實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表2所示。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析可以得到，在上述三個(gè)優(yōu)化方案均有減少能耗的效果。而且其中第一個(gè)優(yōu)化方式在提高效率減少能耗的方面的效果最好。并且通過(guò)進(jìn)一步對(duì)上述方案的負(fù)荷轉(zhuǎn)化效率，采購(gòu)成本以及發(fā)電效率進(jìn)行分析，我們通過(guò)對(duì)優(yōu)化方案進(jìn)行為期一年的跟蹤調(diào)查可以得出如表3的結(jié)果。分析結(jié)果可以知道，上述優(yōu)化方式1的使用可以大幅提高汽輪機(jī)組的運(yùn)行效率，降低能耗，提高企業(yè)利益。

3.發(fā)電廠汽輪機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)

在電力企業(yè)的發(fā)展進(jìn)步過(guò)程中，汽輪機(jī)做出了巨大的貢獻(xiàn)，即使高科技不斷進(jìn)步的過(guò)程中，汽輪機(jī)仍然在電力企業(yè)中占據(jù)這重要地位。目前為提高電廠發(fā)電效率、減少能源損耗，我們應(yīng)當(dāng)對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行優(yōu)化研究。目前研究方向有如下幾種。

首先減少汽輪機(jī)的熱能損耗，減低損耗的主要技術(shù)便是通過(guò)熱能與動(dòng)力工程當(dāng)中的二次循環(huán)再熱過(guò)程以及提高蒸汽參數(shù)。高發(fā)電效率以及低能耗必定是汽輪機(jī)未來(lái)發(fā)展的方向之一。而且隨著各種新型技術(shù)的問(wèn)世，各種設(shè)備的創(chuàng)新發(fā)展，汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)化率也逐步邁進(jìn)，雖然目前效果并非十分突出，但是轉(zhuǎn)化率作為汽輪機(jī)運(yùn)行過(guò)程的重中之重，必定在未來(lái)發(fā)展中占據(jù)很大的比重。

4.結(jié)語(yǔ)

隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)以及能源節(jié)省意識(shí)的增強(qiáng)，我國(guó)目前大部分企業(yè)都在向著可持續(xù)發(fā)展以及節(jié)能減排的方向不斷努力，電力企業(yè)也是這樣。目前我國(guó)電力企業(yè)仍然以火力發(fā)電為主，這種發(fā)電方式的能耗過(guò)高，發(fā)電效率并不十分突出。因此我們需要對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，利用熱能與動(dòng)力工程中的相關(guān)內(nèi)容，不斷提高其工作效率，提高產(chǎn)業(yè)利潤(rùn)。通過(guò)對(duì)其運(yùn)行過(guò)程中的每一處細(xì)節(jié)進(jìn)行合理優(yōu)化，促進(jìn)電力企業(yè)的發(fā)展，提高我國(guó)的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)。

[1]中國(guó)動(dòng)力工程學(xué)會(huì).火力發(fā)電設(shè)備技術(shù)手冊(cè)(第二卷)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1998.

[2]中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).電站汽輪機(jī)熱力性能驗(yàn)收試驗(yàn)規(guī)程GB/T 8117.2-2008[P].北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008:8-44.

[3]李強(qiáng),劉金福.汽輪機(jī)配汽設(shè)計(jì)改進(jìn)技術(shù)[J].海爾濱工業(yè)大學(xué),2008.

[4]方慶海.火電機(jī)組節(jié)能潛力診斷方法研究與應(yīng)用[J].動(dòng)力工程,2011(11).

孟獻(xiàn)兵（1982—），男，工程師，主要從事火電廠調(diào)試、熱經(jīng)濟(jì)性分析工作。