浅析新时期热电厂汽轮机运行与检修的节能降耗措施

陈玉杰，夹书美，王前途

（徐矿集团新疆阿克苏热电有限公司，新疆 阿克苏 843000）

热电厂能够在发电的同时，抽出火电厂发电多余的热量对生水进行加热，加热完成的热水可对市区进行供暖。由于运作环节会产生大量能源消耗，所以无法充分满足可持续发展战略要求。要想在发挥热电厂社会效益的同时减少能源消耗，就要提高运作过程的能源转换率。汽轮机作为火电厂供热不可或缺的设备之一，在运行过程中需要消耗大量能源。所以，探索汽轮机耗能高的主要原因，并在保证热电厂正常运行的同时采取节能降耗措施减少能源消耗量，已经成为热电厂现代化发展的必然趋势，可以有效提高热电厂的社会效益和经济效益。

1 汽轮机能源消耗情况

1.1 汽轮机组能源消耗量较大

汽轮机组是热电厂稳定运营不可或缺的设备之一，导致其能源消耗量高的原因可以概括为以下方面：第一，汽轮机在运行过程中受多种因素影响，容易导致外缸和喷嘴室变形，轴两端气密性不佳会引发漏气问题，低压缸在运行中出汽边可能出现水腐蚀现象，可以看出，汽轮机组的组成结构复杂，其本身就容易发生泄漏事故。第二，汽轮机组在调整作业过程中，如果出现冷却水温度超标、运作负荷超过标准参数，或者运行方式不合理，会导致汽轮机运行过程产生大量能耗，不仅无法提高能源利用率，还会加大热电厂运营成本。

1.2 凝汽器缺陷增加能源消耗量

胶球清洗装置在凝汽器运行中发挥重要作用，但由于运行过程中换热管会堆积大量沙尘，所以会在一定程度上增加换热管的热阻，容易影响凝汽器性能，导致热量传输不到位，长此以往，会阻塞换热通道。另外，真空泵如果处于负风压地区，那么空气吸入量也会降低，无法满足凝汽器中的热气流动要求。与此同时，如果凝汽器运行过程中出现凝结水溶氧超标问题，会导致管道和设备加快老化速度，并且在冬天温度较低的情况下，凝汽器会出现大量凝集或流量不顺畅问题，不利于汽轮机安全稳定运行。

2 热电厂汽轮机在运行和检修中引入节能降耗技术的可行性

2.1 经济方面的可行性

在科学技术迅速发展背景下，越来越多新型汽轮机在市场中涌现，相对传统汽轮机而言节能降耗效果更好，但购进成本也相对较高，会加大热电厂经济压力。结合大量实践来看，利用新型技术对传统汽轮机进行改造，不仅能够节约成本，还能够达到理想的节能降耗效果。这一背景下，也有越来越多热电厂开始对现有汽轮机进行升级改造，在一定程度上减少了费用支出，有利于提高热电厂经济效益。

2.2 技术方面的可行性

在我国坚持贯彻落实可持续发展战略背景下，大部分火电厂都认识到了汽轮机改造的重要性，并相继引入先进技术开展了一系列改造工作，取得了效果十分显著，有效提升了汽轮机运行过程的能源转换率。当前，我国在汽轮机改造方面已经积累了诸多先进技术，可以保证改造后的汽轮机安全、稳定运行，这也意味着通过汽轮机改造降低能源消耗量，从技术方面分析具有一定可行性。

3 新时期热电厂汽轮机运行与检修的节能降耗有效措施

3.1 将凝汽器控制在最佳真空状态

热电厂汽轮机组在运行过程中离不开凝汽器的支撑，该设备的主要功能是将汽轮机做完工排出的蒸汽转换为冷凝水，使汽轮机在高度真空作用下多做功。要保证凝汽器在运行阶段始终维持最佳真空，需要从以下几个方面入手。

（1）适当降低热损耗。在热电厂汽轮机组运行阶段，为了提高热效率，降低热损耗，需要技术人员将相关控制装置设置在凝汽器的喉部。具体操作有两种方案：第一，将表面式加热器安装在凝汽器喉部，需要将该装置与工业水系统连接在一起，运行中能够使生水顺利进入供热系统，通过再次加热完成供暖工作。但结合实际情况来看，这种方法存在一定不足之处，也就是加热生水的热气铜管需要安装在凝汽器上部，受多重因素影响会产生汽阻问题。并且会在一定程度上加重凝汽器支撑荷载。所以，热电厂在使用这种方法降低凝汽器热负荷时，要尽可能避开以上不足之处，保证改造效果达到理想目标。第二，将新型式喷头设置在凝汽器喉部，使喷头在运行中吸收更多蒸汽凝结热，从而形成混合功能的凝汽器，以此来降低热负荷，保证凝汽器维持最佳真空状态。

（2）对冷却面进行彻底清洗。在凝汽器运行过程中，传热过程的主要热阻通常为污垢热阻，需要技术人员提高重视程度。要想保证凝汽器稳定运行，需要对冷却水进行严格处理，这就需要合理设置冷却面的清洗周期。当前，大部分火电厂都会选择干洗和酸洗相结合的方式进行清洗。众所周知，冷却面结垢是长期积累的，时间越长结垢越严重，所以技术人员在分析冷却面结垢情况时，要与清洁时的数据进行对比。如果结垢严重，会增加冷却管内部阻力。根据工作经验总结来看，由于冷却面初期结垢较为松散，所以可以采用干洗法，也就是利用辅汽联箱在汽轮机停机时进行清洗，将热水灌入凝汽器中，用风机将换热管内吹干，待结垢松散后用水冲掉即可。如果凝汽器中的结垢较为紧实，真空下降已经无法保证凝汽器稳定运行，那么需要采用酸洗方法，也就是选择5%有机酸清洗换热管。如果酸腐蚀率低于每小时1㎡，那么就要添加适量的酸缓蚀剂和渗透剂，并重复清洗，直到两次测定的酸度保持一致，才能够结束清洗工作。在此基础上，需要使用高压水枪对凝汽器换热管进行反冲洗，在清洗过程中可以加入磷酸三钠融入其中，中和后全部排放出来。如果换热管在酸洗后为黄铜色，那么表明酸洗过程没有出现过洗问题。循环水本身含有较少的盐量，这也使得换热管在运行一定周期后，表面会生成一层密度较高的保护膜，能够降低换热管的腐蚀速度。

（3）保证真空系统严密性。技术人员需要每隔一段时间检查一次凝汽器和真空系统，通过灌水方式判断是否存在严密性不足问题。重点对管道接头、喉部等常见漏气点进行检查。由于检查过程中需要使用到喷嘴设备，所以必须保证喷嘴质量完好，应在投入使用前检查喷嘴抽气效率。技术人员应结合负荷变化情况对汽轮机蒸汽压力进行适当调整。除此之外，技术人员还要对阀门和法兰进行检查，避免法兰松动，保证阀门运行正常。

（4）冷却水温控制在合理范围内。在开式循环系统运行过程中，自然条件会直接决定冷却水温度，而闭式循环系统运行过程中，大气温湿度和循环水设备会直接决定冷却水温度。所谓循环水设备主要指冷却塔，如果该设备运行效果不佳，那么出口水温也会逐渐升高。为了避免这一问题，确保冷却塔稳定运行，需要在维护检修中实施责任制，保证技术人员严格按照规章制度对配水槽、喷嘴等设备进行检查，一旦出现异常，及时找到原因并解决。

3.2 适当提高给水温度

在汽轮机运行阶段，锅炉燃料使用量和燃烧率会受到给水温度的影响。通常给水温度越低，能源消耗越高，并且排烟温度在升高的同时，热损失也会随之加大，不利于提高锅炉运行效率。要想提高给水温度，可以从以下方面入手。

（1）控制好高加投入率。在汽轮机组滑停或滑启过程中，需要严格按照规章制度控制给水温度，同时做好投入高加或解列高加工作，认识到维护管理的重要性，避免技术人员错误操作导致高加保护动作解列。另外，技术人员还要定期清理加热器的换热管，避免内部产生过多沉积物，这也是降低换热管泄露的有效对策，在此基础上提高高加的投入率。

（2）加热器维持水位正常。加热器在运行中保证水位始终处于正常状态，既能够减少不必要的成本外，也能够确保主设备和备用设备安全稳定运行。

（3）做好加热器检漏工作。在汽轮机组大修或小修过程中，应对加热器钢管进行严格检查，分析是否存在漏点。重点对水室隔板、高加筒体的密封效果进行检查。根据工作经验总结来看，如果水室隔板没有严格按照焊接工艺进行焊接，那么高压给水势必会出现短走旁路问题，导致加热钢管失效，无法实现蒸汽和给水充分交换目标，最终导致给水温度不足。另外，如果加热器高加筒体泄露，会导致蒸汽短路，使得水和蒸汽无法有效交换，从而对给水温度造成负面影响。

3.3 汽轮机启动、运行及停机采用的节能降耗措施

针对汽轮机启动产生的能源消耗问题，可以通过开高低旁方式进行处理，将汽轮机压力控制在2.5～3MPa。另外，技术人员可以通过手动方式，对真空破坏门进行开启，使机组真空维持在-65～-70kPa。如此可以有效提高蒸汽量，加快机组启机速度，大范围缩短并网周期。

针对汽轮机运行产生的能源消耗问题，可以通过定、滑、定方式进行处理。也就是在负荷较低的情况下，要想使锅炉稳定运行，有效提高燃烧率，可以通过低水平调节方式进行定压。在负荷较高的情况下，技术人员可以通过调节喷嘴方式转变锅炉的喷燃器，确保汽轮机组稳定运行。针对中间负荷运行情况，可以使用汽机的高调门阀，保证机组稳定运行。这种方式具有较强的适应能力，能够在多种负荷变化下正常运行，不仅可以满足一次调频需求，还能够降低节流损失。主汽压力运行过程如果存在负荷较高的情况，可以适当提高主汽温度，充分发挥加热器作用，避免给水温度不足。另外，凝汽器在运行中如果受多种因素影响出现除氧功能异常情况，会导致机组运行受阻。并且凝汽器水位超过标准范围时，凝结水会淹没换热管，使得饱和状态的凝结水长期处于冷却状态，最终由于温度过低，使得机组产生大量能源消耗问题。通常温度每下降1℃，能源消耗量就降低0.5%，所以维持正常的凝汽器水位至关重要。

针对汽轮机停机产生的能源消耗问题，需要采用滑参数停机方式解决，如此不仅能够提高余热利用率，也能够降低锅炉和其他设备的运行温度，可以为检修工作顺利开展奠定基础。

3.4 控制给水泵电能消耗情况

要想在保证给水泵稳定运行的同时降低电能消耗量，需要从以下方面入手：第一，在给水系统设计过程中，尽量减少异形件、弯头或者阀门的使用量，这也是减小管道水流阻力的有效措施。第二，对给水压力进行合理控制，保证出口压力与锅炉给水要求相一致。第三，对给水泵进行定期维护和管理，调整好给水泵的内部间隙，以此来提高给水泵运行水平。根据工作经验总结来看，将给水泵之间的间隙控制在0.22～0.37mm，给水泵运行效率也会提高3%～4%左右。第四，引入先进的调速给水泵，当前大部分热电厂使用的给水泵都能实现变频运行目标，相对传统给水泵而言，可以有效降低能源消耗量，实现节能降耗目标。第五，对给水泵再循环阀进行定期检修和管理，避免受外界因素影响出现内漏问题。

4 结语

综上所述，热电厂在运行过程中，汽轮机发挥重要作用，能够将热量转换为电能，但由于汽轮机运行环境复杂，加上内部结构繁琐，所以在运行和检修过程中，容易受多种因素影响产生大量能耗，会在一定程度上增加热电厂运行成本。对此，本文将结合工作经验，采取行之有效的节能降耗措施对汽轮机进行改造，在保证其性能的同时减少热电厂成本支出，促进热电厂可持续发展。