摘要：电厂汽轮机运行中会出现一定的能量损耗，不符合当前的节能降耗形式。本文分析了电厂汽轮机各部件的能耗以及影响能耗的因素，并且针对性的提出了节能降耗措施。
关键词：电厂；汽轮机；节能降耗；措施
能源是国家经济和社会发展的基础，节能损耗是当前一项受到普遍关注的课题。电厂的发电过程中，汽轮机消耗的能源占电厂动力成本的一半以上，并且汽轮机的运转会产生各种能量损耗，造成能源浪费，提高了发电成本。因此，需要对电厂汽轮机的性能进行优化，保证汽轮机正常运转时达到节能降耗的目的。
一、电厂汽轮机运行中各部件的能耗分析
1.汽轮机组运行过程中的能耗分析
电厂发电系统主要包括汽轮机、凝汽机、发电机、加热器、泵、锅炉等部件，其中汽轮机是发电过程中最主要的设备，能够实现热能、动能及电能的转化。汽轮机本身在运行中容易出现问题，比如外缸与喷嘴室形变、轴端汽封与隔板汽封漏气、低压缸出汽边锈蚀等；另外，调节阀门油动机提升力较低、气阀压力过度损失等，引起热力系统发生泄漏，容易造成能量损失。
2.空冷凝汽器运行过程中的能耗分析
我国各地的环境差异大，而空冷凝汽器的运行易受环境因素影响。比如，酸性环境中，机器和管道容易被腐蚀，增加能耗；干旱和尘土多的环境中，尘土附着到翅片管上形成积垢，影响散热，或者堵塞运行通道，从而降低空冷凝汽器的传热能力；负风压或者气压较低的环境中，风机吸入空气不足，影响空冷凝汽器的热气流运动。
3.冷却塔运行过程中的能耗分析
冷却塔的喷嘴和喷孔的设计不合理与喷嘴堵塞，运行过程中会使内部循环水的回水温度上升，增加了汽轮机排气的温度，降低了真空度，从而降低了效率，增加了能耗。
二、电厂汽轮机运行中能耗的影响因素
1.汽轮机密封性
在电厂汽轮机中，汽缸作为封闭式汽室，能够隔断大气与汽轮机流通部分的连接，将蒸汽的热能转化成机械能，并且对进汽、排汽、回热抽汽等管道和座架进行支撑和连接。汽轮机运行时，内缸温度较高，汽缸的夹层汽流发挥冷却作用，防止内缸的热能向外传递；汽轮机启动冷态时，汽缸的夹层汽流发挥加热作用。因此，汽缸的密封性的好坏，工作效率的高低将直接影响汽轮机的能耗。
2.汽轮机流通性
汽轮机的蒸汽通道又叫做流通部分，主要包括高压缸、中压缸、低压缸和高压配汽机构。汽轮机管道如果出现积垢，会减小流通面积和汽流量，降低运行机组的流通性能和工作效率，从而使汽轮机的能耗增加。
3.汽轮机组温度和压力
汽轮机主蒸汽的温度和压力是影响汽轮机效率的重要参数。如果温度过高，汽缸在燃料持续供应下，会需要更大的喷水量与空气比重，造成热能消耗；如果温度过低，会增加锅炉的用电量，增加能耗，并且热能随排烟而散失，降低能源利用率；如果压力过低，汽轮机的耗汽量增高，汽缸动力不足，小汽轮机需要进行抽气供给，压力不足会降低小汽轮机的效率。
4.凝汽器真空度
凝汽器真空度低，会降低汽轮机的换热效果和工作效率，使能耗增加。凝汽器真空度降低的原因主要有：管束排列不合理；管束积垢或堵塞；真空泵效率低。
5.汽轮机操作误区
要提高热能利用率，需要汽轮机在受热过程中处于合理的温度状态，因此汽轮机在启动、运行和停机时采用整圈的操作方法，不能只注重拥有快速启动时间。
三、电厂汽轮机运行中的节能降耗措施
1.更换汽轮机汽封形式
汽轮机的汽封密闭性是能耗的重要影响因素，科学的密封形式可以精确控制流通间隙，提高效率，降低能耗，而一些电厂采用梳齿式汽封，安装间隙大，密封性不好，应该进行更换。目前，主要的汽封形式有：梳齿式汽封、蜂窝式汽封、测齿式汽封、接触式汽封、布莱登汽封、刷式汽封和DAS汽封，这些汽封形式都具有各自的优势和不足，需要根据电厂的设计和运行情况选择合适的形式。
2.流通部分的节能降耗措施
首先，对汽轮机的流通部分（叶片、缸体、气封部件、调节级等）进行改进，加强汽轮机的流通性。比如，各级叶片采用较为新型、高效的变截面扭曲型叶片；采用整圈自动锁组尼型长叶片，代替低压次末级拉筋型叶片；对于气封部件，高压叶片顶部可以采用四齿高低齿气封形式，代替两齿平气封形式，并且合理缩小低压末级和次末级动叶顶部的间隔，降低漏气程度，提高个各级的运转效率；在改进缸体结构时，要减少漏气现象的出现，需要改造内缸和静叶持环，增加密封环数量。
其次，要对汽轮机的低压缸排汽通道进行改造。国产低压缸的排汽通道一般都安装了7号或者8号低压加热器，并且抽汽管道和支撑架的数量过多，不仅会使低压缸的排汽阻力增加，还会对凝汽器汽侧排汽场气流的分配均匀性造成影响，甚至出现涡流场，降低凝汽器的真空度和热能交换率。因此，需要对排汽通道进行改造，可以按照Fluent 流场模型，在通道内安装排汽导流板。
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最后，对流通部分定期进行冲洗，可以采用湿蒸汽冲洗法和化学冲洗法，清洗通道内的积垢。清洗积垢时，先将转子吊出放在支架上，然后使用高压水进行冲洗，再使用砂纸和刮刀等对积垢进行清除，注意不能损坏叶片。湿蒸汽冲洗法是最常用的清洗方式，在汽轮机运转过程中通入清洗装置的饱和蒸汽对积垢进行冲洗，其蒸气的凝结水主要冲洗掉管道内的积盐，如果积垢是由积盐与不溶于水的二氧化硅混合构成，当积盐被洗掉后，二氧化硅也会随着积盐的流失而被洗掉。化学冲洗法主要针对采用湿蒸汽冲洗法不能完全洗掉的积垢，是在使用湿蒸汽冲洗的时候，在溶液中加入氢氧化钠等化学药品。采用化学冲洗法时，对积垢的清洗比较彻底，但化学药品对汽轮机具有腐蚀作用，因此，需要对化学药品的定量和溶液的温度进行严格把控，同时，需要采用湿蒸汽对流通部分进行再次冲洗，防止化学药品存在残留，腐蚀构件。
3.合理控制给水温度
给水温度影响汽轮机的运行，而给水温度受到锅炉燃料量的控制，如果温度较低，燃料量会增加，但会增加热能损耗，因此，需要对给水温度进行把控。首先，对燃料量和添加速度进行控制，使给水温度既达到要求，又不会造成过多的热能损耗；其次，定期清理高压管道中的积垢和杂物，保证管道的通畅，防止热能损失；然后，如果给水温度或水位不达标，需要检查管道是否出现泄漏，发现泄漏要立刻进行修理；最后，对汽轮机进行定期检修，重点检查是否存在供热泄漏，以及下水室是否拥有良好的密闭性，密闭性不好会使加压蒸汽时发生泄漏，不仅不利于保持给水温度，还会使汽轮机组的启动时间加长，造成能耗增加。
4.保证凝汽器运行时的真空度
凝汽器能够将汽轮机的排汽冷凝成水，保证汽轮机组凝汽器的真空度，可以提高工作效率，减少锅炉的燃料量的使用。要保持凝汽器的真空度，首先，必须有专业技术人员采用灌水检漏法等方式，定期检查或者抽查凝汽器各部件的密闭性，发现泄露及时维修；其次，汽轮机的操作人员和电厂管理人员加强日常监控，实时掌控汽轮机的运行状态，使射水箱内温度保持在25℃以下，特别注意水位是否达到合格线位置，防止凝汽器真空度下降；此外，如果凝汽器的真空度下降，要根据具体原因采取相应措施，第一，根据循环泵电流和凝结水温度等参数，分析凝汽器本身是否存在问题，第二，在分析原因时，技术人员要实时监测凝汽器的真空度变化情况是否在正常范围之内；最后，如果降低汽轮机的运行负荷后，真空度还不能达到正常运转要求，说明还存在真空度降低的情况，这时必须将汽轮机停机，彻底查找问题
原因，防止出现更严重的能量损耗和设备损伤。
5.加强烟气的回收利用
电厂汽轮机的运转过程中，大量热能随排放的烟气散失到空气中，对烟气中的热能进行回收利用，可以有效提高节能降耗工作。首先，可以在汽轮机中安装烟气回收装置，采用热能交换器回收烟气中的热能；其次，可以采用扩展受热面来对锅炉尾部的受热面进行改造，以增加换热面积，提高换热效率，增强对烟气中热能的利用，达到节能降耗的目的。
6.加强电厂制度管理
首先，电厂需要建立健全管理制度，为节能降耗工作提供制度支持，规范运转人员的操作规程；其次，加强汽轮机等设备的日常管理，对设备进行定期养护，保证设备的运行安全和运转寿命；最后，电厂严格落实责任制度，将节能降耗工作落实到具体责任人，并采用适合的奖惩制度，提高工作人员的责任心和积极性。
7.规范汽轮机的运行操作
汽轮机要提高效率，降低能耗，就要加强汽轮机的启动、运行及停机的控制能力。首先，汽轮机启动时，温度控制在270-300℃，气压控制在2.5-3.0MPa，凝结器真空压力控制在-50KPa至-40KPa，汽轮机启动时的预热阶段时间较长，增加了热能消耗，因此，需要先开旁压,最佳压力为2.9MPa；再手动开启真空破门，将设备的真空度保持在65-70KPa范围内；增加蒸汽量，降低暖机时间和短启动时间，控制膨胀差值。其次，如果要提高燃料的燃效效率和保持锅炉水循环，汽轮机需要采用“定-滑-定”的运行方式，来改变流通面积，在负荷不稳定时实现汽轮机组的一次性调频，来降低压力损失，提高能源利用率，具体操作为：在低负荷时，采用低水平定压调节；中负荷时根据具体状况来对负荷进行增加或降低，使汽门开关保持在滑压运行状态；高负荷时要适当提高温度和压力，来降低加热器端差。最后，汽轮机检修或者发生故障时需要停机处理，停机前对参数进行合理设置，防止关键部件发生紧急停机的情况，使汽轮机达到设计寿命。
8.调整汽轮机的热力系统
科学调整汽轮机的热力系统，可以对汽轮机整体性能进行合理优化，并且能够降低汽轮机的能力泄露和损耗，提高电厂运行的经济能力。因此，技术人员需要根据热力系统和系统管道的设计进行调整，对疏水系统进行优化，并且改造系统高加疏水方使，同时，定期检修汽轮机的阀门。
结语
汽轮机是电厂的关键设备，其运转稳定是电厂正常发电的保证，因此，对汽轮机的研究和改进是提高电厂工作能力的必要工作。目前，汽轮机在运行过程中存在大量的能量损耗，需要从管理、方法和技术层面进行优化，在保证汽轮机正常运转的前提下，做好节能降耗工作，使电厂取得更高的经济效益。
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论文作者:李鑫
论文发表刊物:《电力设备》2017年第29期
论文发表时间:2018/3/13
标签：汽轮机论文; 凝汽器论文; 电厂论文; 节能降耗论文; 积垢论文; 热能论文; 温度论文; 《电力设备》2017年第29期论文;