电厂汽轮机运行优化工作重点分析

闫锵

（山西大唐国际神头发电有限责任公司，山西 朔州 036000）

当前社会对电力能源的需求量在不断地增加，这就必然会带给发电环节一定的工作压力。从电厂的角度看，一方面是要尽量提升整体产出，另一方面也要落实节能，将发电过程中的能源进行有效利用。而汽轮机作为发电过程中的重要生产设备，其运行的平稳性以及节能状态，则是关系到整个发电工作效率的一个重要因素。能够提升汽轮机工作效率的因素很多，节能是一个主要方面，而要想从日常运行优化的角度出发对节能这个目标进行落实，则需要深入汽轮机运行的每个运行细节中进行考察，才能提出针对性的方案。

1 汽轮机节能影响因素分析

在电厂发电的过程中，汽轮机承担着实现能量转换的重要作用。有了汽轮机的参与，电能、热能以及动能这些不同的能量形态之间才能实现转换，而汽轮机的工作效率，就关系到能量转换的效率，其意义之重大不言而喻。汽轮机的结构参见图1。

图1 电厂汽轮机结构示意图

在图1 中，1 为轮鼓，2 ～5 为动/静叶栅，6 为气缸，7 为环形进汽室，8 为平衡活塞，9 为联络蒸汽管。

深入汽轮机的运行过程中进行考察，可以发现汽轮机的能耗问题，其根源存在以下3 个方面。

（1）汽轮机自身的老化，是导致能耗效率过低的重要原因。无论是机体老化变形，还是使用过程中产生的腐蚀以及漏气等问题，都是节能的重要敌人。

（2）在展开对于汽轮机调节的时候，有时候会对其运行过程中的诸多情况和细节考虑不足，从而造成具体在工作中所产生的的负荷与计划设计偏差较大，参数也会存在差异，导致汽轮机无法在最优状态之下运行。

（3）则是汽轮机水冷凝器在真空和冷却方面要求比较高，从而成为电厂能耗需求的一个重要部分。尤其是考虑到冷凝设备的运行效率本身会受到外界环境的影响，不仅仅外部环境的温度会影响到冷凝设备能耗，其他诸如工作过程中所导致的冷凝水中的溶氧等细节，同样也会成为影响汽轮机热量传输的重要影响因素。

明确了造成能耗的几个主要原因，进一步落实到汽轮机工作方面，考察汽轮机运行过程中的哪些因素，会成为导致整个工作系统能耗增加、效率降低的根源所在。只有明确了这些细节问题，才有可能通过日常的运维来对汽轮机的工作进行提升，并且最终实现发电体系效率的提升。

汽轮机在发电过程中的核心意义在于实现不同形态能量的转化，比较突出的方式即将燃煤热能转化成为电能输出，这个转化过程中的效率也就是汽轮机本身的工作效率。在理想的状态下，这个工作效率会保持在一个比较高的水平上，但是，实际工作中汽轮机存在细节层面的不足，日常维护不到位或者老化等问题，都会造成工作效率的下降，最终影响整个发电系统的工作效率。从微观的角度对汽轮机的工作状态和效率展开审查，可以发现，发电环境中的汽轮机大多都存在效率问题，提升空间是普遍存在的。除了常见的日常维护不足以及老化等问题外，一些工作参数或者属性也会成为影响汽轮机工作效率的因素，这种影响是相互的，很难通过一个单向的关系决定全局。例如，汽轮机缸效率越高，对应的能耗必然越高，并且随着气流面积的提升，气流量也会增加，能耗对应的也会增加。作为汽轮机而言，唯有在诸多参数中间寻找一个平衡点，谋求成本和产出的最优。

汽轮机主蒸汽压力和温度，作为汽轮机运行的主要指标，同样也是关系到节能的重要因素。对于汽轮机而言，这两个参数本质上就是汽轮机在运行过程中所产生的的蒸汽压力和温度。运行过程中的汽轮机蒸汽流量会与蒸汽压力保持反向相关，因此，在汽轮机持续的运行过程中，如果无法及时补充燃料，就会导致汽轮机主蒸汽压力和温度降低，对应的反而会造成能源的浪费。

除此以外，电力需求侧的潮汐变化同样是不能忽视的重要问题。在我国，夏天是用电高峰，这一需求特征在南北方基本相似，在农村，因为人口特征，可能这种潮汐相对于人口密度比较大的城市并没有那么突出，但是整体看特征基本一致。在用电高峰时期，电力负荷经常会拉满，为了保证汽轮机能够正常稳定的运行，必须依据具体情况，平衡供需来进行调整，保证汽轮机组安全运行。并且汽轮机运行能耗还会受到空气冷凝器的影响，如果冷凝水中的溶氧过高，同样也会影响节能的实现。

2 从运维的角度落实汽轮机节能问题

前文已经明确了汽轮机运行过程中导致能耗偏高的主要因素，进一步可以落实在汽轮机的运维工作中，来有的放矢地从诸多细节实现节能改进。

2.1 加强汽轮机汽封管控

汽封属于汽轮机的一个常规管控项。无论是从理论角度还是在实际工作中，电厂都会对汽轮机展开过热力性能测试，保证其符合运行指标，这也是保证汽轮机能量转化效率的一个基础。但是，对汽轮机进行抽查就会发现，工作中热力性能不足的问题仍然十分普遍，汽轮机缸效率通常都会比理论值低超过20%，有些还会超过30%。这就导致汽轮机在运行过程中必然会出现汽封齿因为摩擦等原因而脱落，而这一问题的产生，直接会对随后的工作环节产生影响，并且进一步形成安全隐患。

实际工作中，要想实现汽封的优化，首先，需要对汽封间隙进行重新确定。在空港的情况下，对隔板数据的实际值、设定值进行测量，而后对获取的数据进行匹配筛选，再对汽轮机内缸进行配置并且查看汽封环齿环是否存在变形问题。在对汽封环装入前需要确定好汽封环的间隙指标，并且在装入后，需要将汽封齿高度控制在0.2mm 范围内。随后测量记录动静间隙大小，确保汽封环得到有效控制，并且将新一步考察汽轮机的实缸汽封间隙，对考察结果进行记录存档。其次，另一个需要关注的问题则是对原有汽封的拆除，拆除过程中，首先，需要确定在密封环境中展开工作，确保诸如水垢、铁锈等杂质不会带来不良影响，导致汽封模块安装与动静间隙距离工作存在较大误差。对于此种问题，在进行汽封安装前，需要注意首先依据设计图来确定汽封相关属性，并且对相关配件进行妥善规划和编号，通过质检后才能进行安装。

2.2 汽轮机冷却塔优化

汽轮机在运行的过程中，需要冷却塔进行配合，而冷却塔的工作本质就是用大量的水来进行冷却。整个过程对于水资源的需求量比较大，这就涉及冷却工作的效率问题。对于汽轮机而言，其温度和机组功率密切挂钩，因此冷却塔的工作效率，在整个汽轮机组工作过程中就显得十分重要，尤其是考虑到其自身运行还需要大量水，就更应当加强冷却塔工作效率的提升。

冷却塔结构参见图2。

图2 冷却塔结构图

图2 中，标号1 ～4 分别为电机、风筒、风机以及减速器，5 ～10 为冷却塔外围结构，包括墙板、扶梯、框架、金峰创、底梁以及基础墩，11 ～18 为水循环装置，分别为集水容器、出水口、排污口、漫水口、自动补水口、快速补水口、集水盆以及进水管。19 ～20 为填料托架和填料本体，21 ～23 为淋水喷头、布水管以及收水设备，24 为机架。

对于冷却塔的改进优化，填料是一个工作重点，填料的作用就在于协助水温冷却下降，因此，在技术进步和冷却塔填料自身老化等因素的驱动下，需要及时考察填料状况并且进行更换。在某些维护良好的环境中，填料可以维持5 ～8 年，但是在某些极端情况下，填料的寿命只有两年左右。因此，加强对填料的检测，并且及时更换，就成为冷却塔节能以及工作效率实现的重点环节。在进行填料改造的时候，首先，需要拆掉冷却塔原有的旧托架和填料并更换除水器等，在更换配件的过程中，需要在无任何杂物以及浮尘的环境中进行。现阶段，填料可以考虑选用小片距的PVC 白色塑料T 型淋水填料，托架可以考虑H58 等级的玻璃钢。注意填料块高度不要超过1m，厚度保持在0.4mm 水平。首先，进行现场组装，完成组装后即可展开铺设任务。安装的不锈钢带配水管应当有0.9mm 厚，宽度保持15mm 水平。对于冷却塔而言，淋水填料的波形、换热面积等，都是影响冷却塔降低汽轮机运行温度的重要因素，因此必须进行妥善的规划。

2.3 凝汽器的维护

凝汽器的稳定运行，是保证汽轮机组正常工作展开的重要根基所在，实际工作中，必须面向凝汽器展开对应的维护，及时发现问题并且进行排除，才能为汽轮机节能铺平道路。

对于凝汽器的运维而言，首先，要加强对于凝汽器的检查，考察其是否存在泄漏，确保汽轮机组件密闭特征。除此以外，凝汽器管道在使用的过程中会不可避免地产生水垢，这同样是影响汽轮机有效运行的不良影响因素。针对这一问题，维护人员同样需要定期加强对于凝汽器管道水垢的清理，避免水垢堆积。在汽轮机机组运行的时候，如果凝汽器的真空太低，汽轮机轴承就会承受额外压力并且进一步导致凝汽器的水位提升，进一步成为汽轮机机组正常运行的阻碍力量。为了保证汽轮机的正常运行，还需要针对此种情况进行管控，保证凝汽器在真空环境中运行。对于凝汽器运行环境的保持，能够有效减少燃料消耗，提升能量转化效率，同时，也有利于汽轮机整体寿命的延长。除此以外，凝汽器的凝结水位同样需要予以充分关注。汽轮机启动的时候，凝汽器的凝结水位必须控制在标准水位内，任何不规范的操作都有可能导致凝汽器内部冷却面积的下降，从而导致凝汽器真空下降的情况发生。

3 结语

从上述分析中可以看到，汽轮机的节能与否，与汽轮机运行过程中的诸多细节都有着密切的联系，因此想要落实好节能问题，关键就在于汽轮机运维。只有从每个细节出发加强完善，才能将能量的转化保持在一个比较高的水平上。实际工作中的细节重点，除了上文中提到的几个主要方面外，如机组水温，以及其他诸多细节，也都应当作为重点对待。如水温，就是因为汽轮机运行过程中，过低的水温会给燃料的燃烧带来不利影响，从而造成汽轮机燃料消耗增加，热损严重的问题，因此，必须在运行过程中对水温进行控制。又如汽轮机在启动以及停止环节的合规操作，注意保持汽轮机启动时候的旁压等细节，都是能够有效延长汽轮机寿命，对其工作状态实现优化的要点。实际工作中，唯有从细节出发不断优化，才能在节能领域实现不断提升。