新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)興新職業(yè)技術(shù)學(xué)院 咸鳳萍 他國(guó)山

火電廠汽輪機(jī)的優(yōu)化運(yùn)行策略探討

新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)興新職業(yè)技術(shù)學(xué)院 咸鳳萍 他國(guó)山

火電廠承擔(dān)著發(fā)電的重要任務(wù)，實(shí)現(xiàn)火電廠正常運(yùn)行的有許多設(shè)備，汽輪機(jī)就是其中之一。對(duì)于汽輪機(jī)開展優(yōu)化，可以起到節(jié)能減排、提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的效果，在能源短缺、環(huán)境急需改善的今天，很有必要。本文主要探討了火電廠汽輪機(jī)運(yùn)行存在的問(wèn)題，并提出了優(yōu)化的方法。

火電廠；汽輪機(jī)；優(yōu)化

引言

隨著人們的用電需求不斷提高，火電廠的重要性越發(fā)凸顯。支持火電廠發(fā)電的設(shè)備很關(guān)鍵，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)含量很高，因此需要高度重視火電廠設(shè)備的優(yōu)化，確保其可以正常運(yùn)行?；痣姀S汽輪機(jī)是重要設(shè)備，主要是將水蒸氣的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。按照汽輪機(jī)的不同工作原理，也會(huì)有不同的分類。本文主要探討汽輪機(jī)的運(yùn)行優(yōu)化方法。

一、汽輪機(jī)發(fā)展概述

1882年，瑞典工程師制造出第一臺(tái)單級(jí)沖動(dòng)式汽輪機(jī)。兩年后，英國(guó)工程師設(shè)計(jì)出第一臺(tái)單級(jí)反動(dòng)式汽輪機(jī)，從而真正推動(dòng)了汽輪機(jī)在世界范圍內(nèi)的應(yīng)用。目前，世界各國(guó)都在研究大容量、高配置汽輪機(jī)，這類汽輪機(jī)可以有效降低單位功率和成本，使運(yùn)行更加經(jīng)濟(jì)，便捷，有效降低熱損耗率，節(jié)省燃料。大容量汽輪機(jī)的應(yīng)用可以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，方便發(fā)電，滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的用電需求。汽輪機(jī)主要是以蒸汽為動(dòng)力，帶動(dòng)熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的大型旋轉(zhuǎn)設(shè)備，在火力發(fā)電廠中廣泛應(yīng)用。[1]大大提高了汽輪機(jī)的單機(jī)功率和發(fā)電效率，使用壽命長(zhǎng)。與往復(fù)式蒸汽機(jī)相比，汽輪機(jī)中的蒸汽流動(dòng)速度很快，而且連續(xù)，流量較大，因此發(fā)出的功率相對(duì)較高。功率大的汽輪機(jī)會(huì)有更高的蒸汽壓力與溫度，熱效率相對(duì)更高。從19世紀(jì)發(fā)展至今，汽輪機(jī)的安全性和可靠性都得到了大幅度提高，而且一代更比一代耐用，具有良好的經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。

二、火電廠汽輪機(jī)的工作原理

火電廠汽輪機(jī)是旋轉(zhuǎn)式動(dòng)力設(shè)備，與鍋爐配合，將其所傳遞的蒸汽熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)火電廠發(fā)電。如果說(shuō)鍋爐是火電廠的基礎(chǔ)設(shè)備，那么汽輪機(jī)就是重要的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，按照其不同形式的能量轉(zhuǎn)化和結(jié)構(gòu)，可分為單級(jí)汽輪機(jī)和多級(jí)汽輪機(jī)。根據(jù)蒸汽能量與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換值還可以將汽輪機(jī)分為三種：速度級(jí)汽輪機(jī)，沖動(dòng)級(jí)汽輪機(jī)及反動(dòng)級(jí)汽輪機(jī)。[2]速度級(jí)汽輪機(jī)的工作原理是根據(jù)蒸氣在噴嘴處膨脹的動(dòng)能情況，采用兩列動(dòng)葉分批次使用。沖動(dòng)級(jí)汽輪機(jī)是指通過(guò)蒸汽在噴嘴處膨脹的速度減少噴嘴流道截面積，加快蒸汽的流動(dòng)。反動(dòng)級(jí)汽輪機(jī)是蒸汽在動(dòng)葉和靜葉的流道中膨脹，加快蒸汽流動(dòng)。為了提高汽輪機(jī)的性能，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行，需要從做功角度去考慮不同級(jí)的汽輪機(jī)的做功能力，這樣才能讓選擇合適級(jí)別的汽輪機(jī)，達(dá)到節(jié)能減排的效果。

為了充分實(shí)現(xiàn)對(duì)熵焓降的有效利用，一般不會(huì)采用單級(jí)汽輪機(jī)，而是采用多級(jí)汽輪機(jī)。多級(jí)汽輪機(jī)具有明顯的節(jié)能效果，這是因?yàn)槟芰吭谏弦患?jí)雖然有所消耗，但是余下的能量可以在下一級(jí)中充分利用，從而減少能源浪費(fèi)，達(dá)到節(jié)能目的。[3]在汽輪機(jī)運(yùn)行的過(guò)程中，各級(jí)等熵焓降之各大于整個(gè)汽輪機(jī)的等熵焓降，這樣就可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行效率的提升。

三、火電廠汽輪機(jī)運(yùn)行現(xiàn)狀

目前，火電廠汽輪機(jī)的地位非常重要，而且運(yùn)行時(shí)可以有很高的效率，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。各大火電廠都采用汽輪機(jī)完成能量的轉(zhuǎn)化，滿足人們的用電需求?？茖W(xué)合理的汽輪機(jī)組設(shè)計(jì)，能夠使汽輪機(jī)的運(yùn)行狀況更上一層樓，然而，在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，還是會(huì)存在一些問(wèn)題，影響汽輪機(jī)的正常運(yùn)行。

首先，汽輪機(jī)組運(yùn)行時(shí)需要注意各項(xiàng)指標(biāo)是否符合要求，如果不符合要求，或者某一指標(biāo)高于額定參數(shù)，就會(huì)使汽輪機(jī)存在很大的安全隱患，這種安全隱患會(huì)影響汽輪機(jī)的正常運(yùn)行，還會(huì)造成各種問(wèn)題，如回?zé)峒訜崞?、散熱和給水部分旁路漏。加熱器一旦有問(wèn)題，就可能會(huì)產(chǎn)生各種事故。旁路門不夠嚴(yán)密，就可能會(huì)造成泄露，影響機(jī)組的熱效率。

第二，如果加熱器的上端差增大時(shí)，出水的溫度隨之下降，這就意味著高一級(jí)的抽氣總量上升，本級(jí)下降。反之，會(huì)出現(xiàn)相反的效果，本級(jí)抽氣總量上升，高一級(jí)的隨之下降。如果加熱器不再工作，那么正常給水溫度和水泵給水溫度不同，這樣就會(huì)降低熱循環(huán)效率。關(guān)于加熱器旁路泄漏，如果泄露量比較大，所以可以提高其經(jīng)濟(jì)性。可提前預(yù)備好疏水泵和備用疏水泵對(duì)加熱器的輸水進(jìn)行切換，防止疏水因泵的故障而進(jìn)入凝汽器里，因此，會(huì)準(zhǔn)備另一個(gè)備用疏水泵，最大程度減少故障的發(fā)生率，維持汽輪機(jī)的正常穩(wěn)定運(yùn)行[4]。

四、火電廠汽輪機(jī)運(yùn)行優(yōu)化

1.回?zé)峒訜崞鞯膬?yōu)化

對(duì)回?zé)峒訜崞鬟M(jìn)行優(yōu)化，可以提高運(yùn)行效率，優(yōu)化各級(jí)的抽氣質(zhì)量。目前，一些火電廠采用新型回?zé)峒訜崞鲗?shí)現(xiàn)了汽輪機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化。針對(duì)不同級(jí)別的抽氣情況，隨著壓力的提高，抽氣返回汽輪機(jī)時(shí)做的功與其成正相關(guān)。對(duì)回?zé)峒訜崞鞯膬?yōu)化，主要就是增強(qiáng)抽氣做功功率，在加熱器的上端差、下端差和抽汽壓損的變化方面均有所體現(xiàn)。優(yōu)化后的回?zé)峒訜崞魇沟谜麄€(gè)汽輪機(jī)的運(yùn)行更加穩(wěn)定，經(jīng)濟(jì)性更加突出。

2.給水泵的優(yōu)化

給水泵的優(yōu)化主要是針對(duì)原有定速給水泵方式而言。原有的運(yùn)行動(dòng)力主要是鍋爐給水閥門的調(diào)節(jié)，雖然比較方便，但卻容易造成較大的損失，尤其是在汽輪機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行的時(shí)候。變速給水泵是對(duì)原有給水泵的優(yōu)化，主要?jiǎng)恿κ亲儎?dòng)轉(zhuǎn)速，依靠平移泵的動(dòng)力。變速給水泵比定速給水泵具有更加明顯的節(jié)能效果，即使是面臨低負(fù)荷運(yùn)行，也無(wú)需給水調(diào)節(jié)閥，這樣就會(huì)大大避免水流損失。提高氣動(dòng)泵組運(yùn)行效率，降低成本。給水泵如果沒(méi)有進(jìn)行優(yōu)化就可能會(huì)降低運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。有些火電廠采用的是未進(jìn)行優(yōu)化的電動(dòng)液力耦合式給水泵，不過(guò)，卻對(duì)其中的凝結(jié)泵進(jìn)行了優(yōu)化，將凝結(jié)泵、機(jī)組和變頻設(shè)備重新組合，并做好備用措施，一旦發(fā)生泵故障，就可以采用備用泵，從而減少不必要的損失。在這種情況下，汽輪機(jī)可以正常運(yùn)行，成本也可以有效降低。總之，給水泵優(yōu)化很有必要。

3.凝汽器真空抽氣系統(tǒng)的優(yōu)化

對(duì)凝汽器真空抽氣系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，主要是因?yàn)槠鋵?duì)于火電廠的正常運(yùn)行與發(fā)電具有十分重要的影響。為了不影響火電機(jī)組的運(yùn)行，必須要高度重視凝汽器真空抽氣系統(tǒng)設(shè)備是否存在故障。未曾優(yōu)化的設(shè)備往往故障率較高，尤其是在真空系統(tǒng)漏氣量很大的情況下，可能會(huì)存在真空泵超載，從而破壞機(jī)組正常運(yùn)行。將凝汽器真空抽氣系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，使設(shè)備內(nèi)部保持真空狀態(tài)，不漏氣，就可以提高機(jī)組正常運(yùn)行的概率，而且可以提高熱力循環(huán)效率。

4.軸封系統(tǒng)的優(yōu)化

對(duì)軸封系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，主要是提高其隔絕外界空氣的能力，實(shí)現(xiàn)與蒸汽的完美融合。軸端汽封又叫汽輪機(jī)軸封，在其作用下可以有效減少蒸汽泄漏和化學(xué)補(bǔ)水量，防止高能位的工作介質(zhì)與低能位混淆。軸封系統(tǒng)十分重要，而且容易損壞，一旦發(fā)生問(wèn)題，就會(huì)產(chǎn)生漏氣，因此，需要對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。目前，軸封系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)得到了進(jìn)一步提升，大大提高了汽輪機(jī)的密封性和安全性，實(shí)現(xiàn)機(jī)組熱效率的提升，真正起到節(jié)能減排的效果。

五、結(jié)束語(yǔ)

火電廠作為重要的發(fā)電渠道，在發(fā)電行業(yè)中位置很重要。由于火電廠需要消耗大量的燃料，在能源短缺的今天，必須要采取有效措施，減少能源短缺對(duì)火電廠工作造成的影響。一方面要高效利用能源，另一方面要提高設(shè)備運(yùn)行效率，這樣才能更好地節(jié)省能源。汽輪機(jī)是火電廠重要的設(shè)備之一，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，提高運(yùn)行效率，就可以較好地達(dá)到上述目的。

[1]劉建慶 楊占軍．火電廠汽輪機(jī)運(yùn)行初壓優(yōu)化方法研究與應(yīng)用[J]．中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2016,36(21)：53-55[2017-09-12]．

[2]賈海龍．火電廠汽輪機(jī)的優(yōu)化運(yùn)行策略探討[J]．技術(shù)與市場(chǎng),2016,23(08)：43-44[2017-09-12]．

[3]李雨熙．火電廠汽輪機(jī)運(yùn)行初壓優(yōu)化方法及應(yīng)用[J]．南方農(nóng)機(jī),2016,．47(01)：85+872017-09-12]．

[4]王學(xué)文,馮金剛．淺析火電廠汽輪機(jī)運(yùn)行及優(yōu)化[J]．科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2014,11(16)：74[2017-09-12]．

The optimal operation strategy of steam turbine is discussed

The thermal power plant is responsible for the important task of generating electricity, and it is one of the many equipment to realize the normal operation of the thermal power plant.To optimize the steam turbine, it can save energy and reduce emission and improve the efficiency of running economy.It is necessary to improve the energy shortage and the environment.This paper mainly discusses the existing problems of steam turbine operation and puts forward the optimization method.

Thermal power plant；Steam turbine；Optimize

咸鳳萍（1989—），女，甘肅人，大學(xué)本科，學(xué)士，研究方向：熱能動(dòng)力。

他國(guó)山（1990—），男，甘肅人，大學(xué)本科，學(xué)士，研究方向：熱能動(dòng)力。