李雨朋

（霍煤鴻駿鋁電有限責任公司電力分公司， 內(nèi)蒙古 霍林郭勒 029200）

引言

熱動系統(tǒng)是火電廠運行的關鍵系統(tǒng)，各電力企業(yè)還需要加強對熱動系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化工作，在保障火電廠生產(chǎn)質(zhì)量的基礎上，減少對資源的損耗，從而給該電力企業(yè)帶來良好的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。為了充分滿足我國節(jié)能減排政策的相關要求，火電廠能夠通過技術革新以及科學管理等多種模式，促使火電廠的熱動系統(tǒng)節(jié)能性能得到進一步的提升，借此達到節(jié)能減排的目的。

1 火電廠熱動系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化的必要性

火電廠發(fā)電是我國目前主要的發(fā)電方式，但是我國火電廠工藝系統(tǒng)的系統(tǒng)結構在世界范圍內(nèi)還處于二三流的水平，較之于西方發(fā)達國家，我國的火電廠生產(chǎn)技術水平還存在非常大的差異性。此外部分環(huán)保水平以及環(huán)保意識比較落后的火電廠對于周邊環(huán)境、群眾的生命健康也會造成嚴重的影響。通過對熱動系統(tǒng)進行節(jié)能優(yōu)化改造，能夠促使煤炭得到有效的燃燒利用，對煤炭燃燒后產(chǎn)生的尾氣進行有效的回收和利用，借此緩解火電廠在生產(chǎn)過程中對于大氣、土地以及周圍生態(tài)系統(tǒng)所造成的污染。

2 火電廠節(jié)能優(yōu)化措施

2.1 汽輪機通流部分改造技術

采用先進的汽輪機三維流場設計技術，結合四維精確設計，對汽輪機通流部分及汽封系統(tǒng)進行優(yōu)化，從而提高缸效率，降低機組熱耗率。由于當時設計、制造水平等因素限制，國內(nèi)300～600 MW機組其性能指標比目前國外同類型機組供電煤耗高出20～30 g/kWh。針對這些機組采用現(xiàn)代汽輪機設計和制造先進技術，對汽機通流進行改造，改造主要包含幾點內(nèi)容[1]：第一，高中壓缸以及低壓缸通流整體設計優(yōu)化。第二，高壓缸調(diào)節(jié)級，采用子午面收縮靜葉柵；壓力級隔板靜葉，采用新型優(yōu)化高效靜葉葉型。第三，中、低壓缸隔板靜葉，全部采用彎扭靜葉片。第四，采用新型動葉葉型，改善速度分布，減少動葉損失。第五，增加各級動葉頂部汽封齒數(shù)，減少漏汽損失。第六，提高末級葉片的抗水蝕能力。第七，提高末級根部反動度，改善末級氣動性能等。

2.2 汽輪機汽封改造技術

在傳統(tǒng)的設計汽機汽封結構中，還存在有結構不合理、間隙過大等問題，對于汽輪機的運行效率也造成了比較大的影響，這也就需要對現(xiàn)有的汽輪機汽封技術進行改造優(yōu)化，以提升機組的運行效率。

1）在對投運汽輪機汽封設計問題進行解決時，需要結合葉片葉頂汽封、高中壓缸汽封環(huán)結構和變形、磨損情況，對結果技術對比分析，采用彈性可調(diào)汽封、蜂窩式汽封等技術對汽機汽封進行改造，以提高汽機熱效率。

2）對于彈性可調(diào)汽封技術，例如布萊登汽封，其特點是采用合理的彈簧設計、可靠的材料特性以及良好的加工工藝，解決了傳統(tǒng)汽封存在的機組開、停機過程中轉子過臨界時振動過大而造成汽封碰摩等問題。

3）蜂窩汽封的技術特點是在于將傳統(tǒng)汽封低齒車削，由蜂窩狀汽封取代。與傳統(tǒng)汽封相比，由于齒數(shù)量相對增加很多，從而密封效果大大提高。在電力行業(yè)，蜂窩汽封主要安裝在汽輪機低壓缸的末級葉片的頂部密封上，不僅可以提高效率，而且用蜂窩的網(wǎng)孔可以吸附水滴，從而有效除濕、保護葉片。

一般通過汽封改造，高壓缸效率可提高1%～3%，中壓缸效率可提高1%～2%。例如某電廠300 MW機組，采用改造技術投資節(jié)能技改資金約500萬元，年節(jié)約標煤1.2萬t。

2.3 鍋爐空預器柔性接觸式密封改造技術

在早期生產(chǎn)的回轉式空預器之中，一般選用較大間隙的硬密封，漏風量多是在8%～16%這一范圍內(nèi)。柔性接觸式密封改造技術采用的是迷宮密封原理，能夠對運動部件以及靜止部件的間隙起到良好的覆蓋效果。此外在這一新型密封結構中還有著良好的彈性跟柔性，并能夠結合不同負荷密封間隙改變的情況進行變形量的控制，借此來獲得全方位的密封效果。將空預器在各個方向的漏風降到最低，能夠很好地保障其密封效果，而且全新的密封結構還有著非常高的靈活性，在各種結構上的回轉式空預器中也能夠獲得良好的應用效果。柔性接觸式密封系統(tǒng)主要選用的是工廠化生產(chǎn)模式，單個密封元件均是在車間進行組裝，能夠降低原有轉子平行度以及橢圓度等，還能夠對現(xiàn)場安裝的工藝程序起到一定的簡化效果，具備有工期短、效果好的應用優(yōu)勢[2]。

一般改造后運行一年內(nèi)漏風率≤6%；一個大修期（5 a）內(nèi)漏風率≤8%。某廠空預器進行柔性接觸式密封改造后，漏風情況得到較大的改善，漏風率由改造前的12%降低到改造后的5.5%，節(jié)能效果明顯。

2.4 0號高壓加熱器改造技術

在汽輪機現(xiàn)有的補汽閥后導汽管上進行三通的設置，這樣在機組負荷運行狀態(tài)下，高壓缸第5級后的蒸汽還會順著三通到設置的0號高加內(nèi)，加熱給水。經(jīng)過計算之后，發(fā)現(xiàn)當機組負荷超過了40%，可以將給水溫度控制在290℃以上。0號高加的投入會促使機組負荷運行時的給水溫度得到進一步的提升，就回熱角度進行分析，能夠讓汽輪機熱耗得到大幅度降低；但對鍋爐而言，排煙溫度的升高將導致鍋爐熱效率下降。二者影響大體相當。如果同時配置低溫省煤器，則節(jié)能效果會比較明顯。0號高加的投入可導致鍋爐省煤器出口（即脫硝設備進口）煙溫相應升高，使脫硝設備一直在最佳的工況下運行，提高脫硝效率。通常按平均負荷考慮，0號高加改造與低溫省煤器搭配使用，可以使機組的煤耗降低約1 g/kWh。

2.5 增加高加外置蒸冷器改造技術

在省煤器入口增設一個蒸汽冷卻器，用三段抽汽先加熱進入省煤器入口的高壓給水，然后蒸汽再進入3號高加繼續(xù)加熱給水，最終提高進入鍋爐的給水溫度，提高機組熱效率。通過改造，汽機熱耗可減少約15 J/kWh，單臺機組標煤耗能減少約0.5 g/kWh，初投資增加不到200萬元，回收期不到1.5 a。

2.6 一次風冷卻器節(jié)能回熱系統(tǒng)改造技術

一次風冷卻器采用凝結水作為冷卻介質(zhì)，加熱后的熱水回注到除氧器，從而可以排擠部分汽輪機的加熱抽汽量，從而在燃煤量不變的情況下，機組多發(fā)電，降低機組的供電煤耗。國內(nèi)首次提出通過加裝換熱器來調(diào)節(jié)磨煤機入口風溫，避免或減少了冷、熱風的直接摻混這種熵增過程，達到節(jié)能降耗的目的。對應不同的煤種及運行情況，其節(jié)能潛力在1.2～2.0 g/kWh。

3 結語

近年來我國的資源緊缺問題以及生態(tài)環(huán)境惡化問題變得越來越嚴重，促使人們的生態(tài)意識也得以提升。電力企業(yè)作為我國社會穩(wěn)定發(fā)展的重要保障，還存在有運行能耗過大的問題，對于我國的環(huán)境也會造成非常大的破壞。這也就要求各電力企業(yè)能夠加強對火電廠熱動系統(tǒng)的節(jié)能改造工作，不斷提升其能源利用效率，這樣才能夠幫助該電力企業(yè)獲得良好的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益，為該企業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展奠定良好的基礎。