李華

（廣西桂能科技發(fā)展有限公司 廣西南寧 530000）

研究火力發(fā)電廠汽輪機組節(jié)能降耗措施

李華

（廣西桂能科技發(fā)展有限公司 廣西南寧 530000）

能源作為推動現(xiàn)代化社會進(jìn)步的重要因素之一，隨著社會經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，人們對能源的需要量越來越高，但是全球能源不滿足日益增長的社會需要這一問題日益凸顯，為了能夠有效地、充分地利用能源關(guān)鍵在于提高能源設(shè)備節(jié)能降耗的水平。我國作為世界煤炭生產(chǎn)消費大國，其火力發(fā)電廠在二次能源生產(chǎn)利用的同時，還消耗了較多的一次能源，所以，本文研究火力發(fā)電廠機組的能源消耗情況，特別是對汽輪機組能源消耗的影響因素的分析，提出相應(yīng)的節(jié)能降耗措施，減少火力發(fā)電廠能源過度消耗，對我國走節(jié)能減排的可持續(xù)性發(fā)展道路有著至關(guān)重要的積極意義。

火力發(fā)電廠；汽輪機組；節(jié)能降耗

1 前言

近年來，隨著節(jié)能減排、走可持續(xù)發(fā)展道路的發(fā)展戰(zhàn)略的提出，我國十分重視火力發(fā)電廠現(xiàn)存機組的節(jié)能降耗改造，加大對符合節(jié)能減排要求的超超臨界機組的建設(shè)投資，繼而進(jìn)一步增強我國火力發(fā)電廠機組節(jié)能降耗的能力，為合理利用自然資源、保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境貢獻(xiàn)力量。所以，更深一步探究火力發(fā)電廠能源消耗的影響因素，特別是對1000MW汽輪機關(guān)于其熱經(jīng)濟(jì)性的研究，提出降低1000MW機組熱耗率以及其節(jié)能降耗的具體措施，確保整個火力發(fā)電廠汽輪機組高效運行，降低發(fā)電煤耗，有著一定的指導(dǎo)作用。

2 分析火力發(fā)電廠汽輪機組的熱經(jīng)濟(jì)性

2.1 分析熱力系統(tǒng)能源消耗的主要影響因素

2.1.1 主蒸汽溫度T0和主蒸汽壓力P0

主蒸汽溫度T0的變化幅度對整個機組正常、安全運行密切相關(guān)。適宜的蒸汽溫度變化與機組經(jīng)濟(jì)、正常運作呈正相關(guān)性，但是過高的蒸汽溫度會導(dǎo)致處于高溫狀態(tài)的金屬強度下降，減少過熱器以及機組相關(guān)設(shè)備的使用時間，更嚴(yán)重的是極有可能引發(fā)過熱器出現(xiàn)爆管現(xiàn)象；相反，蒸汽溫度過低時，汽輪機組末端葉片的溫度會上升，加劇金屬材料表面與腐蝕流體沖刷的聯(lián)合作用，繼而引起材料局部的金屬腐蝕。這使得整個機組的熱耗量增高，熱力系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性下降。

主蒸汽壓力P0作為整個機組運作過程中必須監(jiān)管的重要參數(shù)之一，其主蒸汽壓力的不合理變化對機組正常、安全運行有較大的消極影響。蒸汽壓力過低時，蒸汽在汽輪機組中做功焓值降低量減少，繼而導(dǎo)致汽耗量增高；壓力過高時，會引發(fā)旁路、安全門動作，導(dǎo)致整個熱力系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)性下降。

2.1.2 排汽壓力Pc

排氣壓力作為汽輪機組降低能源消耗、提高熱經(jīng)濟(jì)性的影響因素之一，其壓力大小和環(huán)境溫度、機組荷載、冷卻水量以及凝汽器的構(gòu)造性能有一定的直接關(guān)系。其中，環(huán)境溫度對冷卻水進(jìn)口溫度Twl產(chǎn)生一定影響，和機組荷載對應(yīng)的排汽量Dn與蒸汽放熱量影響冷卻水的溫度變化值。

2.1.3 給水溫度Tgs

給水溫度的波動在影響鍋爐效率的同時還會影響著汽輪機組的循環(huán)效率。給水溫度的增高會促使鍋爐內(nèi)水的吸熱溫差下降，鍋爐效率降低；給水溫度的升高又會促使冷元損失量降低，汽輪機組的循環(huán)效率上升。所以，適宜的給水溫度對提高機組熱經(jīng)濟(jì)性有著促進(jìn)作用。

2.1.4 凝結(jié)水過冷度△Tc

凝結(jié)水過冷度是排汽壓力下的飽和水溫度與凝結(jié)水實際溫度的差值。存在一定量的過冷度會促使Ⅰ級加熱器有關(guān)的抽汽量升高，降低了最后一級抽汽口的蒸汽量，降低汽輪機組的做功率。一般情況下，凝結(jié)水過冷度應(yīng)當(dāng)不超過1.5℃。凝結(jié)水發(fā)生過冷卻現(xiàn)象，不但會促使水中含氧量升高繼而導(dǎo)致設(shè)備腐蝕，且凝結(jié)水自身具有的熱量被循環(huán)水消耗，對機組的正常、安全運作產(chǎn)生一定影響。

2.1.5 汽輪機內(nèi)效率

通常情況下，以低中高壓缸效率的表現(xiàn)形式來表達(dá)汽輪機內(nèi)效率。設(shè)備設(shè)計及生產(chǎn)水平?jīng)Q定了缸效率的大小，且其大小與通流部分的清潔程度以及級間漏氣等影響因素有關(guān)。高壓缸效率由主汽門以及調(diào)門的壓力損失組成，所以其與控制調(diào)門的形式息息相關(guān)。大多數(shù)汽輪機配氣方式是選擇噴嘴以及節(jié)流兩種負(fù)荷方式，在汽輪機運作過程中存在定壓、滑壓兩種運作形式，采取定壓運作時能夠保持額定主蒸汽相關(guān)參數(shù)的穩(wěn)定，從而實現(xiàn)有效的循環(huán)效率。采取滑壓運作時，局部或者所有調(diào)門處于全開狀態(tài)，利用調(diào)節(jié)鍋爐出口的壓力來控制汽輪機進(jìn)汽量，其具有循環(huán)效率比較低、但不會出現(xiàn)調(diào)門節(jié)流損失的現(xiàn)象且高壓缸高效運行等特點。

2.2 分析1000MW汽輪機的熱經(jīng)濟(jì)性

對于某電廠1000MW機組不同工況下熱經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行一定的分析，1000MW機組熱力系統(tǒng)圖如圖1所示。

圖1 1000MW機組熱力系統(tǒng)圖

對1000MW機組不同工況下的熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)進(jìn)行比較，不同工況下的參數(shù)指標(biāo)如表1所示。

表1 機組不同工況下熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的參數(shù)

由表1所知，機組在功率為1000MW的THA工況條件下，機組熱耗率最低，其熱經(jīng)濟(jì)性達(dá)到最優(yōu)值，機組熱耗率隨著機組THA工況偏離1000MW的程度上升而升高。機組在同等1000MW情況下，因為銘牌工況其平均背壓值要比THA工況的大，所以前者的熱耗率顯著大于后者。適宜的背壓對機組安全、正常、經(jīng)濟(jì)運行有著積極作用。

3 火力發(fā)電廠汽輪機組節(jié)能降耗措施的提出

3.1 減少1000MW機組熱耗量的方法

①確保循環(huán)效率的提高，循環(huán)效率的提高對減少機組熱耗量有著一定的促進(jìn)作用，主要方法有：保持額定且穩(wěn)定的蒸汽參數(shù)；確保凝汽器處于最佳真空狀態(tài)；確?；?zé)崞?、加熱器的有效利用，保證回?zé)狍w系的完整，增高給水溫度。②確保各項重要設(shè)備的安全、經(jīng)濟(jì)運行，保證負(fù)荷分配的合理性，盡可能保證汽輪機進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥全開，降低節(jié)流損失率；確保鍋爐汽水的質(zhì)量，保證通流部分處于干凈狀態(tài)；盡可能充分再利用各項損失，降低機組汽水損失率；降低凝結(jié)水出現(xiàn)過冷度的概率；確保軸封系統(tǒng)處于良好運行狀態(tài)，防止軸封漏氣量的升高。③加大自動裝置的資金投入，自動裝置具有較高的反應(yīng)能力，能夠較快調(diào)節(jié)各項參數(shù)，極易確保各項設(shè)備的運行參數(shù)處于最優(yōu)值的情況下運行，同時還能夠減少輔助設(shè)備的耗電量。

3.2 提高1000MW機組節(jié)能降耗水平的方法

①根據(jù)實際情況來選擇合理的季節(jié)性運行方式。在冬季，選擇單循環(huán)水泵、停止開式泵的運行的方式。優(yōu)化機組運行方式能夠有效降低用電量，節(jié)約發(fā)電廠生產(chǎn)成本。②構(gòu)建合理科學(xué)的機組啟停體系。合理制定輔機啟停計劃，選擇單側(cè)風(fēng)機、輔泵運行以及汽動給水泵上水等形式來減少輔機耗電量；在整個機組的啟動階段，通過汽缸預(yù)熱、小油槍投運等方式加快設(shè)備達(dá)到適宜的溫度，減少機組啟動所需的時間；盡快并提前啟動制粉系統(tǒng)，減少機組啟停的耗油量。

3.3 提高1000MW機組汽輪機運行效率的方法

廠家給出的運行滑壓曲線參數(shù)都是針對機型原設(shè)計參數(shù)來確定，但是因為安裝和設(shè)備本身制造等各方面的原因，同樣類型的機組運行效率是不盡相同的，因為不同的煤種、不同的環(huán)境因素、不同的運行工況下汽輪機熱耗都是不同的。所以新機組或大修后的機組可通行對不同工況下的滑壓曲線對原參數(shù)進(jìn)行修證，保證機組在最佳參數(shù)下運行，提高汽輪機熱效率。由于國內(nèi)正處于經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型期，部分地區(qū)機組負(fù)荷率不高，如果新建機組全年負(fù)荷利用率偏低的地區(qū)，新建的機組設(shè)計可考慮單列的運行方式，可整體提高機組效率，降低供電煤耗。目前部分大型火電機組采用單臺100%容量的給水泵和100%容量引風(fēng)機的方式運行，此類運行方式已經(jīng)相當(dāng)成熟。

4 結(jié)語

汽輪機作為火力發(fā)電廠的主要耗能設(shè)備之一，通過恰當(dāng)?shù)姆椒軌驖M足汽輪機組有效節(jié)能降耗的目的，同時還能夠進(jìn)一步增強火力發(fā)電廠的社會效益與經(jīng)濟(jì)效益。通過對熱力系統(tǒng)能源消耗的主要影響因素的深入分析，為機組減少能源消耗提供了一定的參考依據(jù)。選擇合理科學(xué)的季節(jié)性運行方式，構(gòu)建合理科學(xué)的機組啟停體系，對有效降低機組能源消耗，實現(xiàn)汽輪機組節(jié)能降耗目的起到重要的促進(jìn)作用，對火力發(fā)電廠實際節(jié)能改造具有一定的現(xiàn)實意義。

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1004-7344（2016）18-0258-02

2016-5-13

李 華（1983-），男，中級工程師，本科，主要從事火電廠汽輪機方面的工作。