京能集团山西漳山发电有限责任公司 山西长治 046021
摘要：随着科学技术的进步，尽管发电方式已经多样化（如太阳能发电、水利发电、核能发电等），但现阶段火力发电依然在我国占主导地位。因此，电厂不仅需要优化汽机热力系统效率，同时也要根据自身的运行状况，因地制宜的展开研究与改造。基于此，本文主要对电厂汽机热力系统运行优化措施进行了有效的探究。
关键词：电厂汽机；热力系统；运行优化
中图分类号：TM621 文献标识码：A
引言
汽机为火力发电厂更重要的部分为火力发电提供能量供应。为了保证发电效率和热能利用，开展汽轮机热系统运行的优化研究。尤其是通过仔细研究汽轮机热系统的系统运行、系统能效和系统运行等，有效地解决实际通过时的相关问题，从而有效地确保热系统的正常运行。
1电厂汽机热力系统运行优化重点和优化原则
优化工作需根据实际情况展开分析，明确优化原则后展开工作。汽机热力系统的能量转换效率是优化工作的重点，影响因素可分为外部因素、能效因素及运行因素。其中，能效因素对热力系统的影响较大，可作为主要优化方向展开。此外，优化工作需以优化原则为开展基础，如重视优化过程中的主辅设备能耗、重视优化过程中的设备检修工作及重视机组运行参数的优化等。优化工作中需重视优化原则，以有效保障汽机的运行，获取现有条件，进而有效地开展分析和预测。（1）外部因素。重视检修人员职业素养，注重检修工作中的各项规范，避免因人为因素造成汽机设备的二次损坏；（2）能效因素。重视优化中的主、辅设备能耗，以优化为目的进行检查与优化；（3）运行因素。重视设备检修工作的质量，重视运行参数的优化；优化工作前的检测工作需切合实际，且优化计划的制定需依据实际运行参数
2电厂汽机热力系统运行存在的问题
2.1供热式汽轮机组运行中存在的问题
温度过高：再热热段抽汽温度538℃，经减温器降温至300~330℃，因减温水调门存在故障的可能性，有时会造成减温器后温度过高，甚至高于设计值。在高温作用下，供热管道的强度降低，甚至产生蠕变现象，严重时会造成供热管道破裂，供热系统无法运行。
2.2给水泵汽蚀
因供热蒸汽不回收，导致给水泵供水量大增，泵的有效汽蚀余量减小。特别是供热量较大、汽轮机突然减负荷时，除氧器内的工作压力随汽轮机抽汽压力降低而降低，给水泵汽蚀的可能性增加，特别在泵内压力最低的叶轮中心处汽化的危险性最大，严重时就会使泵不能正常工作，甚至损坏泵，影响锅炉供水。
2.3给水泵出力不足
小汽轮机由主机的四级抽汽提供驱动汽源，当负荷较低时，汽源压力偏低，会造成小机进汽门全开而供水量仍不足的情况。
2.4空气冷却器的问题
汽轮机空气冷却器在运行过程中，容易受到沙尘的影响，在长期的运行中，翘片上会出现很多沙尘，从而增加翘片的运行阻力，对传热性能造成严重的影响，导致运行通道受阻。当设备处于负压状态时，风机中会有少量的空气进入，从而导致凝汽器不能正常运行。另外，凝结水中有很多溶氧，也会影响传热效率，如果空气冷却器管道受到腐蚀，会导致冷空气流量不均匀，影响汽轮机的正常运行，从而降低汽轮机的实际运行效率。
2.5汽轮机能耗高
对于电厂的日常运行，汽轮机是其中非常关键的发电设备，若使汽轮机充分发挥作用，与相关设备进行配合非常重要。汽轮机在运行过程中，一些因素会对能耗产生影响，导致汽轮机需要的能源量增多。另外，检查汽轮机组的流通性非常重要，也是影响汽轮机能耗的关键因素。在汽轮机的运行设备中，气体的做功率和运行机组有密切的关系，提高汽轮机气缸内部的做功率，可以有效降低汽轮机的能量损耗。
3电厂汽机热力系统运行优化措施
3.1控制主蒸汽温度及压力
在实际生产过程中，大型汽轮机组很难保证按照额定参数运行，而是采取变工况的运行状态，这就造成了主蒸汽温度、压力和凝汽器真空度的变化并引起各级焓降、反动度及轴向推力等参数的变化。正常情况下，主蒸汽压力升高时，流量也将增加，机组负荷将随之增大。但如果主蒸汽压力升高超出规定范围，则可能出现末级叶片过负载、蒸汽湿度增加引起的动叶片水滴冲刷、承压部件或紧固部件的内应力增大等情况，影响机组的安全及效率。相较于主蒸汽压力，主蒸汽温度的变化对汽轮机组的安全性和经济性的影响更大。主蒸汽温度的提高，主蒸汽在汽轮机内的总焓降、汽轮机相对的内效率和热力系统的循环效率都将有所提高。但对于高温高压机组，通常只允许主蒸汽温度比额定温度高5℃左右，超过规定范围，则会出现诸如受热金属的热变形和热膨胀加大，机组可能发生振动、金属材料的机械强度减弱，造成汽缸、汽阀、
3.2提升给水泵运行质量
给水泵汽蚀和给水泵出力不足均和供热量大同时负荷偏低有关，控制机组最低负荷是必要且有效的，根据上海汽轮机厂家给出的负荷限制要求，机组负荷不低于220MW时，可满足各种供热工况的要求。因锅炉蒸发量和给水泵最大流量的限制，供热量大时，必须适当限制机组的电负荷。当出现小机进汽门全开而供水量仍不足的情况时，会出现锅炉汽包水位降低、除氧器水位升高现象。此时增加启动电动给水泵是有效的手段，待机组负荷、小机出力调整匹配后再停止电动给水泵。高压轴封部件等发生松动、调节级叶片发生过载等不利于机组安全运行的情况的发生。
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3.3增强汽轮机的运行管理
讨论汽轮机的启动、运行及停止状态对电厂的经济性有着很大的指导意义。在运行状态中（汽轮机大部分时间的运作状态），汽轮机可以采用“定—滑—定”的运行方式，即在极低负荷时为了保持锅炉的水循环工况和燃烧的稳定性而采用定压调节；在高负荷区域不采用喷嘴调节，用通过改变通流面积的方法以保持机组的高效率；在中间负荷地区，按照现实情况，通过给锅炉调节压力来增减负荷，以保证汽门的开关在滑压的运转状态。“定—滑—定”的运行模式适应负荷变化能力强，能满足机组一次调频的需要，此种方式也由于只有一个调节汽门未全开从而减少了节流损失。可通过汽轮机建模。汽轮机建模是分为高压进汽阀组、高压缸、MSR、低压进汽阀组、低压缸等共5级，分别依次计算每一级的蒸汽压力和流量。对于流经每个汽轮机进汽阀门的蒸汽流量，首先根据其前后压力的情况计算出阀门两侧的差压，而阀门的流量系数CV是汽轮机厂给定的，这样就可以根据流量公式计算出流经每个阀门的蒸汽流量，从而得到每一级的入口和出口流量。而根据入口和出口流量，又可以反过来使用离散积分，计算出其该级的蒸汽压力。如此反复迭代，可以计算出各级的压力和流量变化数据。根据上述方法求得的高、低压缸的蒸汽流量，可以加权求和得出汽轮机的出力。
3.4保证凝结器处于真空状态
为了保证机组运行的过程中凝结器处于真空状态，在设备的检修过程中，应对凝结器灌水进行测试，避免出现漏点，保证水泵的正常运行。另外，应保证水温和水位均处于正常范围之内，不得超过26℃，从而有效监督管线内部的循环水质，并保证凝结器中铜线的清洁，不得存在水垢。需要及时清洗，可以有效避免或较少管内热水在交换中消耗的实际热量，提
升机组运行的工作效率。
3.5汽轮机节能
汽轮机属于电厂热力系统中的重要设备，负责蒸汽热能向机械能的转换，汽轮机运行中有三分之一的能量浪费，这部分能量浪费主要来源于汽轮机的漏汽。汽轮机节能措施主要是提高热效率，现代很多电厂都会采用三维技术改造汽轮机，改造后的汽轮机配合弹性齿汽封技术减少漏汽产生的损失，而且弹性齿汽封技术可以提升调级效率，以此来减少汽轮机流通过程中的损失，确保汽轮机能够达到节能的状态。
3.6机组能效优化
机组能效优化为优化的首要措施。机组能效优化中，应注重优化设备疏水管和汽封间隙。此优化手段基于设备原理展开，汽机的构造中存在多个高压导气管。高压导气管间存在一定数量的疏水管，疏水管可有效排出因设备运行产生的一系列凝结水，以保障设备内部稳定。但现阶段高压导气管距离较近，且高压导气管的工作效率较高，使设备内部基本不存在水蒸气，进而无法产生凝结水。因此，可取消疏水管，以减少设备内部设施，有效提升能效。删减疏水管后，汽封间隙和组汽间隙缩小，降低了蒸汽损失，提升了能效利用。但需注意，取消疏水管后，需保障高压缸调节级后方的疏水阀正常，一旦设备内部出现少量蒸汽，可通过疏水阀排出，实现运作需求。
3.7疏水系统能效优化
根据实际观察可知，机组疏水阀的阀门较多。阀门内漏问题仍未受到重视。内漏将导致系统热量损失，降低能源的使用率。实际过程中，造成内漏的原因可分为阀门前后压力差较大、工作环境较恶劣及机组启动和暂停中的蒸汽冲刷。三种因素造成的内漏程度不同，解决方式亦存在差异。具体优化中，需依据实际制定较有效的解决方案，并注重疏、放水阀的质量。一旦疏、放水阀出现泄露，应及时检修和更换。此外，应阶段性展开机组检修，减少阀门数量的溶蚀，优化能效。
3.8轴封系统和辅助蒸汽系统的优化
轴封系统和辅助蒸汽系统的优化是优化工作的重点。第一，轴封系统的优化。应利用布莱登汽封，它的间隙更小、漏气量更低以及抗磨损能力更强，有效解决了汽封间隙和汽封漏气的现象。同时，布莱登汽封可增加轴封加热器面积，有效提升系统热能利用率。第二，辅助蒸汽系统的优化。辅助系统中加入凝气器，可有效提升系统热能利用率。此外，可利用自动疏水器代替辅助蒸汽系统的疏水阀，既保障了主蒸汽系统的热备用状态，又减少了凝汽器的收入量。
3.9提升主机轴向推力
再热冷段抽汽和再热热段抽汽均是抽取的高压缸排汽，抽汽量增大会使高压缸的轴向推力增加。中压缸排汽抽汽后会使中压缸的轴向推力增大。高压缸排汽和中压缸排汽同时抽汽供热时，可以抵消部分轴向推力，对主机总体影响不大，如果出现高压缸排汽或中压缸排汽单独抽汽供热的情况，轴向推力对主机的影响比较显著，此时多观察轴向位移的变化和推力轴承温度的变化，切不可因供热影响主机的安全，一旦轴向位移超标，轻则主机保护跳闸，重则发生汽轮机动静摩擦，损坏主机。
结束语
本文分析了实际工作中的汽机热力系统，通过各项优化手段，保障系统稳定工作，降低了系统能耗，发挥了汽机及相关系统的最大价值。随着技术的持续发展，汽机热力系统的优化还需结合实际进一步展开。
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论文作者:张明
论文发表刊物:《中国电业》2019年第08期
论文发表时间:2019/9/5
标签：汽轮机论文; 汽机论文; 蒸汽论文; 机组论文; 系统论文; 热力论文; 疏水论文; 《中国电业》2019年第08期论文;