汽轮机及热力系统的节能预测与性能分析

李宝峰 左庆 王亚楠 孙爽爽 孙洋 钟燕波 张家顺

摘 要：随着社会经济的高速发展，国内的热力系统的建设数量和质量都在巨幅度的增长，建设给人民带来了非常大的便利，提高了人民的生活水平、生活质量，但是在热力系统的使用阶段，其中的汽轮机会消耗大量的能源，能源消耗成为了每一个国家所需要面临的巨大难题。新世纪的到来，各种汽轮机的更新换代让能源的消耗更加的迅速，这为热力系统节能化带来了很广阔的发展空间。而将节能环保技术运用在汽轮机及热力系统中的设计，不但能够满足可持续发展战略，又可以提升自然资源的利用率、减少能源消耗以此来带动我国环保型绿色热力系统的建设。

关键词：汽轮机 热力系统 节能环保 性能分析

当前社会发展迅猛，科学技术也在不断革新，各种新型汽轮机应运而生，这让能源的消耗不断增加，已然出现了能源供不应求的现象甚至能源浪费现象。如今全球能源危机越来越严峻，要想能够让经济合理、科学的发展，保障能源的科学使用，我们需要强化汽轮机及热力系统节能環保技术的应用，在绿色减排的理念下实现能源的科学、合理利用。而将节能环保技术运用在汽轮机及热力系统中的设计是一项非常艰巨的任务，如今也已经成为了国家、人民群众重点关注的问题，如何深化先进节能型热力系统的应用是与时俱进的，笔者将在汽轮机及热力系统节能性设计及效果方面进行探讨。

一、节能设计的原则

汽轮机及热力系统的节能设计作为现代科学研究中的一门重要学科，在一定意义上它的发达程度能够展现一个国家的科学技术水平。如今的汽轮机及热力系统有着迅猛的发展速度，也有着比较完善的体系，其自动化程度也越来越智能化，推动了当代工业化的进程，它的节能设计更是向着安全、先进、环保以及可持续发展等多个方面发展。众所周知，汽轮机的热力系统将各式各样的加热设备组装在一起，其中最基本最重要的是表面位置的加热构件，主要是因为这种构件内部存在着较大的传热差以及疏水泄漏问题，这会导致各个构件之间的传热比非常低，还会造成内部构建的低高级加热器放热紊乱，导致高压抽汽对低压抽汽掩盖的现象，从而降低热力系统的回热效果。所以，我们制定设计节能型汽轮机的基本原则如下。

1.1 发挥抽汽过热度的作用

解决这类问题，我们通常会使用一种集（蒸汽）热设备例如蒸汽冷却器，这种集热设备能够收集热力系统中由于抽汽所产生、浪费的热量。集热设备从汽轮机热力系统内部吸收来的能量能够进行二次利用，在热力系统内部消耗掉吸收来的能量，如今新型的汽轮机及热力系统内部构件中均含有这种集热构件。

1.2 吸收疏水温度

同样的和以上我们所说的一个原理，采用集热装置去吸收疏水的温度，降低疏水温度能够减少热力系统内部的回热效果，同时还能将浪费的热能收集用于它用，可谓是一举两得。新型的汽轮机及热力系统加热器中均采用这种集热构件。

二、节能预测

2.1 汽轮机主体方面

2.1.1 通流构件的分析

汽轮机各个工作缸的工作效率低会对热力系统机组内构件热能消耗率有着非常大的影响。工作缸工作效率低下的主要原因包含以下：

（1）由于机组构件内通流部分有污垢造成堵塞现象。

（2）由于机组构件内通流部分动静叶片变形导致通流部分工作不符合要求。

（3）由于工作缸体、隔板的变形导致能量损耗。

（4）由于工作缸体、隔板的动静间隙较大，导致蒸汽做功不符合标准。

以上原因都会导致汽轮机内部气压缸或多或少的温度在额定温度之上。

2.1.2 抽汽现象的产生

抽汽现象的发生主要是因为在抽汽口位置有一部分高温蒸汽没有完全做功，这些蒸汽与主汽流相混合形成抽汽。而以上所说的高温蒸汽的产生是有以下原因：

（1）隔板和汽缸结合处的环形间隙较大，造成夹层之间的漏汽过多。

（2）结合面由于强力的作用发生曲面变形以及螺栓连接处松动导致隔板之间分面漏汽多。

2.2 热力系统方面

2.2.1 加热器分析

加热器的性能主要通过上端差和下端差来分析、考核。而对于上端差过大的原因包含以下几点：

（1）汽侧空气会严重影响传热比，因为空气不属于良好的传热导体，而在加热器各构件之间存在着大量的空气，这些空气会导致传热效果下降，另一方面这些潮湿的空气还会腐蚀管道，存在危险隐患。

（2）传热管道内存在污染，发生堵塞，降低传热比。

2.2.2 系统泄漏情况分析

系统泄漏可以分为两类，一者内漏，二者外漏，这些都是由于系统内阀门不符合标准、使用时间过长导致阀门不够严密、隔离不够彻底，会导致系统泄漏量较大。而系统内不明泄露主要原因是因为锅炉内测导致的，锅炉内下降管排污、反冲洗、底排等阀门关闭不够严密。

三、优化方向及性能

结合以上我们所分析的各个问题，对通流部分更换新兴汽封，另外可以在设计环节进行管道间合理的配置，减少泄漏现象、能量损失。控制泄汽量，最大程度的减少低压轴封的空气漏入量，以此提高汽轮机的效率。根据汽轮机及热力系统的实际情况，我们可以在机组内适当的增加集热装置，一方面可以减少多余的热量对机组内构件的损害，另一方面又收集了多余的能量进行二次利用。最后尽最大可能完善优化汽轮机内的监视测量系统，能够实时把控系统内重要的数据变化，能够及时发现系统内构件的情况，并作出相应的处理。经过试验，我们能够明显发现，经过节能改造后的汽轮机及其热力系统有着更高的工作效率，低的能源消耗，经济性能大幅上升。

四、结语

总之，对于汽轮机及热力系统，不仅仅要看重能源的节约，还要考虑设备能否安全运行，也就是说，汽轮机及热力系统节能设计应该以设备的安全稳定运行作为基础。其次，在先进性方面，随着各种新型节能技术以及设备的不断问世，保证汽轮机及热力系统节能技术永远都走在行业的前端，这样才能够获得最佳的节能效果。最后，汽轮机及热力系统节能建设的出现也是响应国家的号召，我相信在未来的几年里，汽轮机及热力系统节能建设能够迅猛发展，为国家经济发展做出重要贡献。

参考文献：

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[3] 付亦葳. 基于EBSILON的燃煤发电机组特性研究与节能优化[D].西安热工研究院，2017.