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摘要：汽轮机是发电厂的关键设备，汽轮机运行效率直接影响电力生产的经济效益，针对目前运行能耗大的问题，必须采取有效的降耗措施。本文首先指出汽轮机运行能耗的影响因素，然后阐述了运行中的节能降耗措施，最后结合工程实例进行分析，以供参考。
关键词：发电厂；汽轮机；节能降耗；影响因素；技术改造
汽轮机是发电厂的原动机，能将蒸汽热能转化为机械能[1]。随着经济社会快速发展，人们对于电力资源的需求增加，汽轮机在运行期间采取节能降耗措施，才能提高经济效益和社会效益，推动发电厂可持续发展。以下结合个人工作实践，探讨了汽轮机的节能降耗措施。
1、发电厂汽轮机运行能耗的影响因素
1.1 缸效率和流通性能
简单来说，汽轮机的缸效率，就是将热能转化为电能的效率，和主汽压力、温度、背压、排汽焓等参数相关，实际运行中还会受到环境、操作等因素的影响。目前我国汽轮机的缸效率较低，是造成高能耗的一个原因[2]。流通性能，则决定了汽轮机中的气体做功情况。电力生产期间，科学调整气流量，适当增加流通面积，可以提高汽轮机的工作效率，实现节能降耗的目标。
1.2 蒸汽温度和压力
汽轮机运行中产生的蒸汽，会生成一定温度和压力。正常情况下，蒸汽压力越大，蒸汽流量越小，两者呈现负相关。为汽轮机提供充足的燃料，将蒸汽温度和压力保持在合适范围内，能得到最佳功率输出，否则就会增大能耗。
1.3 机组出力系数
机组出力系数的计算方法是：计算期利用小时/计算期运行小时×100%，出力系数越高，代表机组运行的经济性越好。在夏季，我国生产和生活用电量处于峰值，此时发电厂应该调配汽轮机的运行工况，尤其是提高出力系数，以满足经济社会的电力供应需求。
1.4 空气冷凝器
空气冷凝器是汽轮机的重要部件，一旦运行中出现故障，导致冷却功能受损，就会提高汽轮的能耗。在实际生产中，压缩皮带打滑，没有定期清洗，滤网更换不及时等，均会降低空气冷凝器的运行效率，继而增高机组能耗。
2、发电厂汽轮机运行中的节能降耗措施
2.1 规范操作机组
汽轮机启动前，应该科学设置运行参数，观察启动曲线值是否合理，理论上关键参数控制如下：冷态气压为2.5-3.0MPa，真空压力值为-50～-40KPa，温度为270-300℃[3]。而在实际操作中，可能出现多种问题，例如冬季外界温度较低，汽轮机在温度提升的过程中，会导致电能消耗增多，不仅提高了生产成本，也不满足节能减排标准。对此，汽轮机在启动前，首先打开旁压，然后打开真空门，将真空压力控制在合适范围内；或者调整暖机运行速度，缩短预热时间，能尽快实现并网目标。
2.2 优化热力系统
优化汽轮机的热力系统，能防止辅助系统泄露，一方面提高疏水程度，另一方面减少疏水点，避免多个阀门投入使用。具体做法如下：①阀门的安装，应该科学设计位置，减少后期维护工作量；②改进热备用方式，热备过程中减少能量的损失；③简化热力设备，采用科学的运行方案，避免阀门泄露。
2.3 保持真空状态
提高汽轮机的运行效率，前提是凝汽器处于最佳运行状态。在真空环境中，能改善汽轮机的运行工况，减少燃料用量。具体操作如下：①定期检查凝汽器的封闭性，主要采用灌水测试法，能及时发现泄露点；②定期检修水泵，避免带病运行，严格控制水位，水温设定为26℃以内[4]；③检查循环水的状态，要求满足规范标准，不能含有杂质、产生水垢。
2.4 严格控制水温
汽轮机运行中，工作人员必须严格控制水温，途径是改变燃料的供给量。结合实际生产情况，发电厂为了保证生产的连续性，往往盲目增加燃料供给，促使水温提高，然而这种做法会造成热量损失，反而降低了热效率。对此，首先要准确计算燃料的供应量、供应速度，能实现燃料的完全燃烧；其次定期清理高压管道内的杂质，避免形成水垢，保证管道正常供热；最后检查管道的密封性，防止泄露导致机组启动延迟或损耗增大。
2.5 技术升级改造
对于有条件的发电厂，可以对汽轮机进行升级改造，主要是循环泵、凝汽器、控制系统等部位[5]。以凝汽器为例，改造时要合理选择冷凝管材，对管道进行可靠固定，减少故障和损坏现象；同时结合电力生产需求，在满足节能降耗的同时，尽量降低改造成本。
3、工程实例分析
3.1 机组概况
以某发电厂为例，共有汽轮机组4台，其中300MW机组1台、200MW机组1台、125MW机组2台。电力生产期间，通过监测运行工况，发现机组的能耗较高，电力生产成本增大，影响发电厂的经济效益。为了响应国家节能、减排、降耗的发展号召，决定对汽轮机的通流部分进行技术改造，以提高运行效率、延长使用寿命。技术改造期间，遵循可靠、经济、便利的原则，要求现有热力系统、轴承支座位置、抽汽口参数不变，机组基础不动。
3.2 改造技术方法
针对汽轮机的技术改造方法包括：第一，使用新型调节级静叶片、动叶片，改进调节级，其中静叶片能降低端部的二次损失；动叶片具有高效平衡性，可以减少漏气损失。第二，使用国外进口的机组静叶叶型，出汽边采用薄叶片设计，能提高叶栅效率。第三，使用分流叶栅，既能满足隔板的强度、刚度要求，又能提高气动性能。相比于常规叶栅，端部损失、型线损失均能明显降低。第四，采用平衡扭曲动叶技术，考虑到气体压缩性，可降低叶型损失。数据显示，顶部、根部的型线损失分别为1.9%、2.6%，相比于传统动叶降低1.2%、1.8%。第五，更换多齿汽封结构，可以抵抗叶顶漏气造成的流动干扰，优化了汽封的整体构造。第六，在光滑子午通道流上，高压缸、中压缸、低压缸均采用光顺设计技术，可降低流动附加损失。第七，低压末级的静叶，使用斜置静叶，可以提高级效率。第八，基于三维粘性流设计理念下，采用弯曲叶片减小叶片顶部和根部的损失。
3.3 节能降耗效果
以300MW汽轮机为例，技术改造后的运行参数见下表1。分析可知：改造后汽轮机的修正电功率、主蒸汽流量、热耗率均明显提高，节能效果显著。
表1 300MW汽轮机改造后的运行参数
结语
综上所述，汽轮机是发电厂电力生产的关键设备之一，运行期间影响能耗的因素，主要包括缸效率和流通性能、蒸汽温度和压力、机组出力系数、空气冷凝器等方面。基于节能降耗的要求下，应该规范操作机组，优化热力系统，保持真空状态，严格控制水温，并进行技术升级改造，希望为实际生产提供经验借鉴。
参考文献
[1]钟体强.火力发电厂汽轮机组节能降耗措施探讨[J].中国化工贸易,2018,10(34):173-174.
[2]夏书奎.汽轮机运行中节能降耗策略分析[J].发现,2018,(11):26-27.
[3]杨志宾.新时期热电厂汽轮机检修的节能降耗措施[J].山东工业技术,2018,(22):195.
[4]王聪.浅析火力发电厂汽轮机本体节能降耗的有效措施[J].区域治理,2018,(48):172.
[5]井旺.加强电厂汽轮机运行的节能降耗的策略研究[J].山东工业技术,2018,(21):220.
论文作者:林纪英
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/8/13
标签：汽轮机论文; 节能降耗论文; 机组论文; 发电厂论文; 效率论文; 蒸汽论文; 叶片论文; 《基层建设》2019年第11期论文;