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摘要：近年來，由于我國社會經(jīng)濟發(fā)展速度日益加快，各項事業(yè)的生產(chǎn)、發(fā)展規(guī)模也隨之擴大，這直接增加了電力消耗量，使熱電廠得到了長足發(fā)展。近兩年，電力行業(yè)隨市場經(jīng)濟不斷深入，各企業(yè)之間競爭也日趨激烈，各熱電廠開啟尋求穩(wěn)定效益之路。電力生產(chǎn)離不開汽輪機運行，但不少熱電廠在汽輪機運行過程中存在較大的能源浪費情況，除增加電力生產(chǎn)成本外，還限制了電廠的可持續(xù)發(fā)展。由于我國現(xiàn)階段正處于節(jié)能減排發(fā)展的關鍵時期，所以，熱電廠在生產(chǎn)、運行過程中應認識到節(jié)能技術的重要性，通過良好應用、優(yōu)化汽輪機節(jié)能技術，有效提升資源利用率。本文通過分析汽輪機運行中存在的問題，深入探討汽輪機節(jié)能技術優(yōu)化措施，從而促進電力行業(yè)穩(wěn)步、健康發(fā)展。由于電能的發(fā)展勢頭越來越猛，已受到國家與社會的廣泛關注，結合環(huán)境生態(tài)保護與資源合理利用方面目的，國家近幾年已針對電力系統(tǒng)，提出了節(jié)能減排號召。汽輪機這一重要電力設備，其動力主要為燃燒能源物質獲得蒸汽，但在產(chǎn)生電能過程中，造成的環(huán)境污染與能源損耗等問題，已成為當前社會發(fā)展過程中亟待解決的問題。所以，只有做好汽輪機節(jié)能技術應用與優(yōu)化，才能有效提升其運行效率。隨節(jié)能技術被廣泛應用于熱電廠中，給熱電廠深化改革提供了更高要求。熱電廠如果想要維持可持續(xù)發(fā)展道路，需要全面優(yōu)化汽輪機節(jié)能技術。

1. 熱電廠汽輪機結構、工作原理

汽輪機作為一種旋轉蒸汽動力裝置，就是我們常說的蒸汽透平發(fā)動機，其具有單機功率大、壽命長及效率高等優(yōu)勢，汽輪機通常是由固定部分與轉動部分構成的，前者主要包括噴嘴、滑銷系統(tǒng)、氣缸、汽封、隔板及軸承等零部件，后者一般是由葉輪、主軸、拉筋、圍帶、葉片等緊固件組成的。除本體結構外，汽輪機還包括凝結水系統(tǒng)設備、蒸汽系統(tǒng)設備及給水系統(tǒng)等輔助設備裝置，該組合能夠促使熱電廠正常行業(yè)曲線link industry AppraisementDOI：10.3969/j.issn.1001- 8972.2022.06.016可替代度影響力可實現(xiàn)度行業(yè)關聯(lián)度真實度發(fā)電。汽輪機工作過程中，高溫高壓蒸汽經(jīng)固定噴嘴，形成氣流后，噴射到葉片上，一方面促使葉片排轉子旋轉，一方面對外做功。汽輪機的工作原理一般是指鍋爐蒸汽經(jīng)汽輪機環(huán)形配制噴嘴與動葉，由蒸汽熱能轉化成由汽輪機轉子旋轉的機械能。

2. 熱電廠汽輪機運行過程中面臨的重要問題

當前汽輪機組熱耗問題已成為汽輪機運行過程中的一個主要影響因素，如常見的排汽、高中低壓缸運行效率低等問題。夏季運行的汽輪機，其真空泵腐蝕風險大幅提升。電力企業(yè)作為當前能源消耗的重要企業(yè)，如果難以提升節(jié)能水平，則會限制民生發(fā)展，所以，國家已將電力企業(yè)納入節(jié)能減排范疇。由于汽輪機冷端系統(tǒng)及相關設備尚不完善，易降低凝汽器真空度，使其平均值處于 91% 左右。汽輪機受回熱系統(tǒng)及設備不完善等因素影響，會導致高、低壓加熱器出現(xiàn)水位不正常情況，受疏水管道振動、彎頭破裂、吹薄等問題影響，會增加加熱器上下兩端差值。汽輪機熱力管道疏水系統(tǒng)與本體設計較為龐大，僅汽輪側疏水管道就高達 70 根，而閥門又極易發(fā)生內漏，受管徑設計不合理、控制方式設計不當?shù)纫蛩赜绊懀瑯O易出現(xiàn)安裝與設計錯誤。此外，由于汽輪機具有較為復雜的熱力系統(tǒng)，受難以合理利用工質有效能、存在較多冗余系統(tǒng)等因素限制，極易發(fā)生內漏情況。另外，由于汽輪機熱備用系統(tǒng)及設備通常采用連續(xù)疏水方式，不僅易增加有效能損失，還影響其自身安全性，此外，還易增加機器維修、檢修費用，加大技術人員工作量。

3. 熱電廠汽輪機節(jié)能技術的應用情況

3.1 在汽輪機啟動環(huán)節(jié)的應用

由于汽輪機工作條件較為嚴格，為確保汽輪機各項技術參數(shù)符合正常運行標準，在啟動階段，一般先進行暖機處理，從而確保汽輪機能夠高效、安全運行。首先，處于預熱環(huán)節(jié)的汽輪機，需有效監(jiān)控主汽溫度，待主汽溫度滿足汽輪機正常運行條件，再停止預熱，從而減少因預熱時間過長，出現(xiàn)蒸汽能源浪費情況。此外，為減少蒸汽浪費量，結合汽輪機主汽溫度，還應合理調節(jié)疏水閥開度。其次，為避免因汽輪機并網(wǎng)不及時，出現(xiàn)浪費能量情況，啟動汽輪機時，應及時進行汽輪機并網(wǎng)，從而充分利用相關能量。

3.2 在汽輪機運行環(huán)節(jié)的應用

由于汽輪機具有復雜的結構與特殊的運行環(huán)境，極易受多種因素干擾，影響自身運行效率。當汽輪機在運行過程中出現(xiàn)相關干擾因素時，會改變其運行狀況，除造成極大能源浪費外，還易威脅其自身運行安全。所以，為確保汽輪機正常運行，需對其運行狀況進行實時監(jiān)測，有如異常改變，應及時采取有效地調控措施，查明其改變運行的具體原因，并進行妥善處理。此外，由于汽輪機在主汽溫度、壓力等參數(shù)方面，存在較高要求，如果難以達到理想條件，則會降低汽輪機運行效率，甚至造成不必要的能源浪費。所以，技術人員在汽輪機運行過程中，應及時監(jiān)測主汽溫度與壓力等相關參數(shù)，并通過有效調整運行方式，對汽輪機運行情況進行嚴格控制。

3.3 在汽輪機停機環(huán)節(jié)的應用

為提升能源利用率、減少不必要的資源浪費，汽輪機在停機環(huán)節(jié)中，應按滑參數(shù)進行有效停機。由于滑參數(shù)停機方式能夠減少蒸汽與熱量損失，可通過利用鍋爐余熱，規(guī)避此類能量消耗問題。此外，滑參數(shù)停機方式還有助于清洗掉汽輪機噴嘴、葉片等部件上的殘留雜質，同時，還能避免因雜質影響汽輪機整體運行效率。另外，汽輪機的滑參數(shù)停機方式還能保持機體部分均勻冷卻，避免因其冷卻速度不均勻而出現(xiàn)致熱變形情況。

4. 熱電廠汽輪機節(jié)能技術的優(yōu)化措施

4.1 優(yōu)化汽輪機調節(jié)系統(tǒng)

當前部分熱電廠中的汽輪機結構主要為機械液壓系統(tǒng)，通常是靠液壓系統(tǒng)對汽輪機荷載與轉速進行調節(jié)的。近年來，隨我國數(shù)字化技術發(fā)展速度逐漸加快，和傳統(tǒng)機械液壓調節(jié)系統(tǒng)相比，數(shù)字化技術以其準確性高等特點，在汽輪機調節(jié)系統(tǒng)中得到了廣泛應用，且能夠實時采集、監(jiān)控汽輪機運行狀態(tài)的相關參數(shù)，并通過分析汽輪機運行狀態(tài)參數(shù)，及時發(fā)現(xiàn)汽輪機的運行異常問題，并結合問題發(fā)生原因，及時、有效地提供控制措施，從而確保汽輪機高效、穩(wěn)妥、節(jié)能運行。

4.2 優(yōu)化高、中、低壓缸通流部分

汽輪機在運行過程中，其高、中壓缸流通性與汽輪機運行效率存在較為密切關聯(lián)。為保障汽輪機技能消耗，妥善改善汽輪機高、中壓缸流通性是十分必要的。首先，汽輪機的動葉、靜葉及流道設計，均采用了先進的加工工藝，不僅能提升高、中缸氣流通流效率，還能保障汽輪機高、中壓缸的經(jīng)濟性。其次，以往傳統(tǒng)的汽輪機高壓缸通常采用彈簧片密封，但這種結構方式極易誘發(fā)主軸振動，不僅不利于節(jié)能降耗，還難以保障汽輪機安全運行。當高、中壓缸使用渦流式、布萊登式等新型汽封進行密封，不光能避免汽輪機葉頂漏氣，還能減少汽封因摩擦變形而出現(xiàn)能量損耗問題，同時也給汽輪機維護與檢修提供極大便利。再次，汽輪機的另一個重要組成部分，低壓缸在其運行中發(fā)揮重要作用。所以，改造及優(yōu)化低壓缸通流部分，可有效降低汽輪機能量損耗。以往的汽輪機由于未在低壓轉子前幾級動葉片中設置拉筋，難以保持其結構穩(wěn)定。所以，為保障其結構穩(wěn)定性，通常對其整體圍帶進行固定。為避免葉片頂部發(fā)生漏氣情況，通常在汽輪機葉片頂部設置 4~6 道汽封片。最后，由于低壓末級葉片缺乏較為良好的工作環(huán)境，考慮到末級動葉片可靠性，在優(yōu)化過程中，通常使用出汽焊接鈦合金等新型葉片材料，配合新的加工工藝，從而滿足汽輪機抗腐蝕、高強度的運行要求，同時，也能避免因葉片損害出現(xiàn)能量耗損。

4.3 優(yōu)化汽輪機運行技術

實現(xiàn)汽輪機節(jié)能降耗的一個重要途徑就是優(yōu)化汽輪機運行技術。所以，熱電廠在汽輪機組中應積極引進先進控制技術，從而確保汽輪機能夠高效、安全運行。凝汽器技術作為汽輪機的一項重要運行技術，對其進行優(yōu)化與改造，有助于推動汽輪機朝自動化與智能化發(fā)展。此外，優(yōu)化凝汽器技術，不光能對汽輪機真空狀態(tài)進行自動監(jiān)控，還能避免因凝汽器真空度問題，產(chǎn)生汽輪機運行效率下降情況。

4.4 優(yōu)化排汽通道

當前部分汽輪機中低壓缸中常存在因大量支撐鋼架結構引起的凝汽器側排氣流分配不均等問題。針對此類問題，汽輪機制造企業(yè)應增加節(jié)能優(yōu)化工作的針對性。為有效改善排汽通道性能，技術人員應在停機檢修狀態(tài)下，進一步排汽通道節(jié)能、優(yōu)化操作，通過進行模擬計算與試算，在汽輪機內部通道區(qū)域內進行排汽板安裝。

4.5 優(yōu)化循環(huán)水系統(tǒng)、水環(huán)真空泵

采用自然風冷卻塔二次循環(huán)系統(tǒng)的汽輪機循環(huán)水系統(tǒng)，除能夠實現(xiàn)用水冷卻外，還能滿足汽輪機輔助設備供水需求。通常情況下，汽輪機運行過程中，受凝汽器雜物過多、更換熱管等設備消耗及堵塞等因素影響，會嚴重限制汽輪機低壓缸排氣功能。所以，為達到節(jié)能、降耗目的，熱電廠應結合現(xiàn)有技術進行優(yōu)化，將負壓反沖洗循環(huán)水濾網(wǎng)安裝在凝汽器循環(huán)水側，使濾網(wǎng)在汽輪機運行過程中，發(fā)揮排出循環(huán)水雜質成分作用，從而有效改善汽輪機運行環(huán)境。作為汽輪機的一個核心設備，水環(huán)真空泵能夠有效排出不溶于凝結水的氣體，確保凝汽器能夠維持適宜真空度。真空泵這一重要設備，通常是由系統(tǒng)管道閥門、冷卻器、分離器及控制元件等工件構成的。優(yōu)化水環(huán)真空泵時，可將其改造為單級泵水環(huán)結構，使其在葉輪雙側進行進氣與排氣，配合盤根填料，使其在運行過程中避免出現(xiàn)磨損與腐蝕情況。水環(huán)真空泵抽氣過程，是從氣體經(jīng)進氣管進入開始的，再經(jīng)壓縮產(chǎn)生汽水分離；水環(huán)真空泵在液體工作中，是從工作液體進入汽水分離設備開始的，經(jīng)輸送管道實施冷卻處理，部分工作液可經(jīng)噴射管，輸送至氣體入口，再進入汽水分離設備，最后再次經(jīng)過冷卻進入真空泵。

5. 總結

綜上所述，熱電廠為實現(xiàn)自身可持續(xù)發(fā)展目標，除響應國家節(jié)能減排號召外，還應利用多種手段降低自身生產(chǎn)能耗，提升資源利用效率，結合自身汽輪機結構，進行節(jié)能技術應用與優(yōu)化，從而有效提升自身經(jīng)濟效益。

作者：左德明 單位：湖州浙北能源檢驗檢測中心