摘要：伴隨著全球工業(yè)化的快速發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題和能源問(wèn)題呈現(xiàn)出危機(jī)形勢(shì)，人們都意識(shí)到了實(shí)施可持續(xù)發(fā)展的重要性。在工業(yè)化的生產(chǎn)當(dāng)中，工業(yè)汽輪機(jī)的運(yùn)作是能源消耗大戶，汽輪機(jī)的性能指標(biāo)和其運(yùn)行特性就對(duì)節(jié)能減排顯得十分重要，同時(shí)通過(guò)節(jié)能降耗措施的實(shí)施，能促進(jìn)電廠綜合運(yùn)行成本的降低，所以我們要分析汽輪機(jī)能耗高的原因，結(jié)合本人在深圳能源集團(tuán)東莞樟洋電廠的一些工作經(jīng)驗(yàn)對(duì)其進(jìn)行研究之后做出改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);能耗高;原因分析;方法

汽輪機(jī)主輔機(jī)是火電廠進(jìn)行運(yùn)行發(fā)電的主要耗能來(lái)源，氣輪機(jī)在運(yùn)作過(guò)程當(dāng)中節(jié)能源運(yùn)行對(duì)整個(gè)電廠的發(fā)電效率有著重要的意義。電廠的汽輪機(jī)在運(yùn)作的過(guò)程當(dāng)中，要做到對(duì)機(jī)組和各個(gè)輔助設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，選擇相應(yīng)合適的啟停辦法和啟停點(diǎn)最后才能達(dá)到降低能耗的作用，只有從當(dāng)中的細(xì)節(jié)措施進(jìn)行做起才可以在最終達(dá)到節(jié)能減排目的。

一、汽輪機(jī)耗能高的成因

1.凝汽裝置的冷凝管堵塞

當(dāng)凝汽裝置在正常工作的時(shí)間起主要作用的部分是冷凝管，當(dāng)在工作當(dāng)中如果發(fā)生冷凝管堵塞的情況就會(huì)帶來(lái)不必要的麻煩，就會(huì)使凝汽裝置的換熱面積減少，從而導(dǎo)致冷凝管的冷卻效果下降從而引起蒸汽凝結(jié)裝置的水溫升高，進(jìn)而導(dǎo)致熱力循環(huán)變壞最后導(dǎo)致汽輪機(jī)的排氣壓力上升從而加快能量損耗。其堵塞的主要原因是由于在循環(huán)水當(dāng)中存在雜物導(dǎo)致冷凝管堵塞，當(dāng)冷凝管堵塞時(shí)導(dǎo)致汽輪機(jī)排氣壓力急劇增加時(shí)就應(yīng)該使凝汽裝置迅速停止工作，然后進(jìn)行檢查維修。所以工作人員對(duì)汽輪機(jī)的壓力上升監(jiān)測(cè)的工作就是十分必要的。本文以深圳能源集團(tuán)東莞樟洋電廠的凝氣式汽輪機(jī)為例，其冷凝裝置為箱型表面式冷凝器，汽輪機(jī)的排氣壓力升高，為了查明原因工作人員定期使用手持式測(cè)溫儀進(jìn)行測(cè)溫，記錄相應(yīng)溫度最后進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比分析，經(jīng)過(guò)多日觀察分析發(fā)現(xiàn)入口溫度升高明顯，最后進(jìn)行檢修拆解凝汽器發(fā)現(xiàn)冷凝管因防腐漆脫落碎片、雜物垃圾等發(fā)生了堵塞，同時(shí)也導(dǎo)致凝汽器膠球清洗裝置的收球網(wǎng)入口處被雜物碎片阻塞影響了收球率，經(jīng)清理恢復(fù)后運(yùn)行情況大為好轉(zhuǎn)。所以說(shuō)在一定的情況下冷凝管堵塞會(huì)引起溫度的變化，導(dǎo)致冷凝效果變差。

2.冷凝器的冷卻管系統(tǒng)出現(xiàn)水垢

凝汽裝置的主要作用是提高汽輪的熱傳遞效率，當(dāng)凝汽裝置或單測(cè)凝氣器出現(xiàn)故障不能夠正常工作時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致大量的熱量損耗浪費(fèi)大量能源，更會(huì)影響整個(gè)汽輪機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中凝汽裝置出現(xiàn)水垢大多數(shù)是由于水質(zhì)不佳所造成的，進(jìn)而導(dǎo)致了污垢的沉積，減少了冷凝管的流通面積，從而影響冷凝管的整體傳熱工作效率，也會(huì)使汽輪機(jī)體的排氣壓力升高。因此汽輪機(jī)在工作的時(shí)間段要安排工作人員對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)對(duì)水中的鈉離子和鈣離子含量進(jìn)行檢測(cè)，如凝汽器出口處循環(huán)水鈉離子和鈣離子含量嚴(yán)重超過(guò)50ug/L的控制指標(biāo)，并與入口處循環(huán)水鈉離子和鈣離子含量檢測(cè)值進(jìn)行對(duì)比，可以分析出凝汽器冷卻系統(tǒng)是否存在結(jié)垢現(xiàn)象，如結(jié)垢嚴(yán)重將導(dǎo)致凝汽器冷卻效果變差，冷卻效率降低，導(dǎo)致汽輪機(jī)排氣壓力升高?？刹捎迷诰€化學(xué)清洗的方式對(duì)凝汽器冷凝管進(jìn)行除垢。

3.凝結(jié)水過(guò)冷度高

凝結(jié)水過(guò)冷度是凝汽器熱井中凝結(jié)水的過(guò)冷卻度，凝結(jié)水溫度與凝汽器在排汽壓力下對(duì)應(yīng)的飽和溫度之差。

溫度公式：△tn=ts-tc

式中：△tn——凝結(jié)水過(guò)冷度;

ts——凝汽器絕對(duì)壓力下的飽和溫度;

tc——凝汽器熱井中凝結(jié)水溫度。

凝結(jié)水過(guò)冷度越大，說(shuō)明被冷卻水帶走的熱損失量越大，而這部分熱損失要靠多燃燒燃料來(lái)彌補(bǔ)，從而導(dǎo)致整個(gè)熱力系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)性減低，實(shí)例計(jì)算結(jié)果表明，當(dāng)凝結(jié)水過(guò)冷度增加2℃時(shí)，新蒸汽等效焓降減少0.457kj/kg，機(jī)組效率相對(duì)降低0.051%，標(biāo)準(zhǔn)煤耗增加0.198g/kwh?？梢?jiàn)凝結(jié)水過(guò)冷度對(duì)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有明顯的影響。

4.凝汽器真空系統(tǒng)封密不足

根據(jù)熱力學(xué)知識(shí)，機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，凝汽器內(nèi)的排汽壓力可由與其對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽溫度來(lái)確定，飽和蒸汽溫度計(jì)算公式如下：

ts=tw1+δt+△t（1）

△t=tw2-tw1

式中ts——凝汽器內(nèi)排汽壓力相對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽溫度，即排汽溫度，℃;

tw1——凝汽器進(jìn)口循環(huán)冷卻水溫度，℃;

tw2——凝汽器出口循環(huán)冷卻水溫度，℃;

△t——循環(huán)冷卻水溫升，℃;

δt——凝汽器傳熱端差，℃。

由式（1）可知，凝汽器排汽溫度ts取決于凝汽器進(jìn)口冷卻水溫tw1、冷卻水溫升△t和端差δt。又因凝汽器排汽壓力ps是排汽溫度ts的單值函數(shù)，所以有：

ps=θ（tw1，δt）（2）

上式說(shuō)明，各自變量的數(shù)值越小，凝汽器排汽壓力ps和排汽溫度ts也就越小，排汽壓力的降低，增大了蒸汽的理想焓降，使更多的熱能在汽輪機(jī)中轉(zhuǎn)變的機(jī)械能，同時(shí)釋放給循環(huán)水的冷源損失也相應(yīng)地減小了，從而提高了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

二、針對(duì)凝氣式汽輪機(jī)能耗高所采取的解決辦法

1.針對(duì)凝汽器冷凝管堵塞問(wèn)題的處理對(duì)策

結(jié)合現(xiàn)實(shí)工作經(jīng)驗(yàn)深圳能源集團(tuán)東莞樟洋電廠為新建投產(chǎn)機(jī)組，在投產(chǎn)初期凝汽器、循環(huán)水系統(tǒng)中存在著設(shè)備生產(chǎn)、儲(chǔ)存運(yùn)輸、安裝過(guò)程中可能遺留的一些雜物，所以在有停機(jī)檢修時(shí)對(duì)凝結(jié)水系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行檢查清理是十分必要的，正常長(zhǎng)期投產(chǎn)機(jī)組存在堵塞冷凝管的雜物垃圾可能多來(lái)源于循環(huán)水系統(tǒng)冷卻塔分水板塑料件的老化破碎物。正常運(yùn)行期間主要利用凝汽式汽輪與循環(huán)水反沖洗方法清理混汽設(shè)備的冷凝管堵塞問(wèn)題和停機(jī)檢修清理堵塞的兩種方式，但是都有各自的缺點(diǎn)。停機(jī)處理就會(huì)影響發(fā)電廠的正常工作，不僅帶來(lái)了能源損耗更使發(fā)電工作暫停，不僅所消耗能量非常多，所以一般都會(huì)長(zhǎng)期監(jiān)視凝汽器的運(yùn)行狀況避免問(wèn)題的出現(xiàn)，當(dāng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)再去采取更加簡(jiǎn)單有效的方法進(jìn)行處理。

2.針對(duì)凝汽器結(jié)垢的處理方式

通過(guò)實(shí)踐得知，在處理凝汽式冷卻系統(tǒng)污垢的各種方法中，化學(xué)在線清理方式是比較常用的，化學(xué)在線清理方法為：在凝汽器循環(huán)水入口處投放化學(xué)清洗藥劑，并且能適當(dāng)有效的控制其濃度，一般加藥濃度為500～1000mg/L，自動(dòng)的控制其加量情況，在加藥之后的過(guò)程當(dāng)中，每隔10 分鐘要對(duì)循環(huán)出水口的PH值進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在合理范圍內(nèi)控制PH值，一般控制PH值在2～3，整個(gè)化學(xué)清洗過(guò)程約在6個(gè)小時(shí)左右，并且對(duì)循環(huán)水的鈉離子和鈣離子含量情況要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在完成了整個(gè)清洗過(guò)程后 ，其效果顯著。針對(duì)性地對(duì)污垢進(jìn)行了處理，凝汽器汽輪機(jī)的排汽壓力也得到了顯著的下降。

3 .針對(duì)凝結(jié)水過(guò)冷度高的問(wèn)題處理對(duì)策

凝結(jié)水過(guò)冷度高的處理須從設(shè)計(jì)、檢修以及運(yùn)行維護(hù)各環(huán)節(jié)采取措施。首先在冷卻水管的設(shè)計(jì)布局中，要留有足夠的蒸汽通道保證汽流均勻進(jìn)入各區(qū)域并保證部分排氣可直接通至凝汽器底部;凝汽器入口至抽氣口的路徑應(yīng)盡可能直接，且有足夠流通面積，蒸汽進(jìn)入管束的流速不超過(guò)40m/s至50m/s，蒸汽沿程阻力盡量小，以減少汽阻;合理選擇凝汽器內(nèi)的淋水裝置，優(yōu)化設(shè)計(jì)循環(huán)冷卻水量;汽輪機(jī)排氣口與凝汽器的連接采用柔性連接，以防止運(yùn)行中膨脹不暢導(dǎo)致空氣的漏入。運(yùn)行中保證真空嚴(yán)密性，投運(yùn)行軸封，將軸封壓力控制在規(guī)定值內(nèi)防止空氣從軸封漏入;對(duì)凝結(jié)水水位嚴(yán)格把控保持在正常范圍內(nèi)，防止凝結(jié)水水位過(guò)高造成凝結(jié)水過(guò)冷卻現(xiàn)象;加強(qiáng)凝結(jié)水質(zhì)監(jiān)督防止凝汽器冷卻水管泄漏造成凝結(jié)水硬度超標(biāo)過(guò)冷度增大。

4 .處理真空系統(tǒng)封密不足問(wèn)題

汽輪機(jī)組真空度降低時(shí)的現(xiàn)象主要有排氣溫度升高;真空表計(jì)指示降低;機(jī)組出現(xiàn)振動(dòng)增加;凝結(jié)水含氧量上升。大致的原因有軸封供氣不足或中斷導(dǎo)致不凝結(jié)氣體從外都漏入;凝結(jié)水位過(guò)高或滿水使汽輪機(jī)排氣壓力升高;低壓缸結(jié)合面、法蘭或焊縫、凝汽器鈦管等泄漏;真空泵組故障，正常運(yùn)行時(shí)須定期做真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)，機(jī)組在額定負(fù)荷的80%以上，在停止真空泵的條件下試驗(yàn)時(shí)間為（6～8）min，取后5min真空下降速度的平均值，100mw及以下機(jī)組的真空下降速度不高于400pa/min;凝汽器內(nèi)鈦管結(jié)垢影響熱交換;循環(huán)水溫度升高，根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)循環(huán)水溫升高5℃，真空約降低1%;循環(huán)水中斷或不足;凝汽器熱負(fù)荷過(guò)高等。影響汽輪機(jī)組真空的因素來(lái)自設(shè)計(jì)、安裝、檢修、運(yùn)維管理諸多方面，需認(rèn)真監(jiān)視及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、查明原因，采取對(duì)應(yīng)的措施解決，確保機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

結(jié)語(yǔ)：隨著信息時(shí)代自動(dòng)化工業(yè)的到來(lái)，雖說(shuō)在對(duì)于設(shè)備的改進(jìn)方面會(huì)有不同程度的措施，但汽輪機(jī)目前還是電廠的主要設(shè)備，所以我們要在工作當(dāng)中對(duì)設(shè)備所出現(xiàn)的能耗高和故障進(jìn)行分析研究，進(jìn)而采取合適的方式對(duì)設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)所出現(xiàn)的高能耗采取節(jié)能措施從而避免能源的浪費(fèi)。本文針對(duì)現(xiàn)實(shí)當(dāng)中所出現(xiàn)的冷凝管堵塞、冷卻管積垢、凝結(jié)水過(guò)冷度高、和凝汽器真空不足等問(wèn)題進(jìn)行合理分析，并且針對(duì)問(wèn)題給出了解決方案得到實(shí)施并且?guī)?lái)了良好的成果。

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作者簡(jiǎn)介：

陳霖彬（1984.9-），男，漢族，廣東汕頭人，大學(xué)專科學(xué)歷。深圳能源集團(tuán)股份有限公司東莞樟洋公司，鍋爐安裝工技師。