发电厂汽轮机运行节能降耗策略研究探讨

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　　【摘要】发电厂在进行电力生产期间要应用燃料来发电，由于燃烧的燃料量多，所以作为电能生产过程中重要设备的汽轮机，其是耗能大户，在运行过程中会受到各种因素的影响，而且因自身性能等原因会产生能耗，降低设备效率，增加成本。因此，要想提高发电厂的能量利用效率，减少汽轮机运行过程中的能量消耗是关键。基于此，本文首先介绍了发电厂汽轮机概述及工作原理，阐述了发电厂汽轮机运行现状及降低其能耗的意义，并详细分析了发电厂汽轮机能耗因素及其节能降耗的策略。汽轮机节能降耗是发电厂运行管理的重要内容，对提高发电厂运行效率具有重要影响。造成汽轮机能耗的因素很多，因此发电厂应重视汽轮机运行的节能降耗，准确分析汽轮机运行能耗增加的原因，制定可行性高的节能降耗策略，有效解决问题，使发电厂汽轮机在后续运行中能高质量、高效率地工作，并具有非常理想的节能降耗运行效果，避免再次出现能耗大问题，从而有效提高发电能生产的经济效益。
　　【关键词】汽轮机;节能降耗;因素;策略
　　一、发电厂汽轮机概述及工作原理
　　汽轮机是一种借助蒸汽热能做工的机械，其是利用冲动作用和反动作用的原理，将来自锅炉的具有一定温度、压力的蒸汽经主汽阀和调节汽阀进入汽轮机内，依次经过一系列环形安装的喷嘴栅和动叶栅而膨胀做功，将其热能转换成推动汽轮机转子旋转的机械能，通过联轴器驱动发电机发电。膨胀做功后的蒸汽由汽轮机排汽部分排出，排汽至凝汽器凝结成水，再送至加熱器、经给水送往锅炉加热成蒸汽，如此循环，也就是蒸汽的热能在喷嘴栅中首先转变为动能，然后在动叶栅中再使这部分动能转变为机械能。
　　二、发电厂发电形式
　　电厂在建设过程中，需充分应用一次能源，对其进行科学转化，以电能形式输出。在社会不断发展过程中，我国发电形式也出现了很大程度的变化。首先，传统发电形式。在我国传统发电厂建设过程中，通常将燃煤作为发电的主要能源，但煤矿资源属于不可再生资源，同时会造成一定程度的污染，在现代人生态意识不断提升和我国发电技术发展过程中，国家相关部门逐步选择使用先进发电技术取代燃煤发电。新型发电方式的合理应用能在很大程度上推进我国生态环境建设。通常，相关工作人员需要在对煤进行加工后，将其送入锅炉燃烧，锅炉内的水随着煤的燃烧逐步升温，形成高温高压过热蒸汽，过热蒸汽对汽轮机叶片造成一定程度的冲击，使其开始转动，从而带动发电机进行发电作业。在现代发电厂建设过程中，通常是选择水力和火力进行发电作业。其中，水力发电厂主要通过利用水流运动产生的势能和动能，在将其转化为机械能后进行进一步转化，使其以电能形式输出。火力发电厂主要将大量可燃物燃烧，先由化学能转化为蒸汽内能，随后进一步转化为机械能，最后形成电。在进行火力发电时，也会出现一定的能量消耗，同时如果不能对其进行科学有效的处理，会在一定程度内污染大气环境。作为清洁能源，现代人对太阳能应用逐渐加强重视，各个国家也开始应用太阳能进行发电。
　　三、降低汽轮机能源消耗的意义
　　我国社会发展和人们的生产生活都需要电力的支撑，作为推动我国国民经济增长的重要内容，发电厂为我国经济社会发展创造了巨大价值，现阶段在发展过程中汽轮机组的容量不断扩大，但对各类资源的消耗也日益增加，虽然我国资源储量较大，但存在一定的区域性和技术性限制，许多能源无法被有效利用，并且部分地区在发展过程中忽视了生态环境保护，由于生产污染而导致生态环境问题频发，因此加强资源保护是社会发展过程中不可回避的问题。发电厂为人们的生产生活和社会发展提供了丰富电能资源，但电能消耗的日益增长，各地区的发电厂数量也在不断增加，作为资源消耗的重点环节，汽轮机的节能系统仍有待于完善，发电厂汽轮机在运行过程中，提高效率、降低资源消耗对实现可持续发展具有积极的推动作用，探究科学合理的汽轮机节能措施对我国的社会发展及环境保护等也具有重要的现实意义。
　　四、发电厂汽轮机运行现状
　　我国是能源消耗大国，但随着全球环境越来越恶劣，环境保护刻不容缓及不可再生资源的消耗无法逆转的巨大双重压力下，降低能耗、提高效率是目前汽轮机研发的主要目标。与此同时，我国也投入了大量物资、人员与国外合作，以我国广大的市场来换取其他国家先进的技术。但目前我国的汽轮机水平与国外技术仍有不小差距，根本原因是我国模仿居多，在吸收转化核心技术能力及在此基础上的技术创新研发能力不足，导致我国汽轮机一直落后于他国。
　　我国大部分发电厂是自行安装和维护的，经国家检测这些设备和标准要求下的节能降耗设备还有很大的差距，因此需在节能降耗方面加以提高，积极学习国际上发达国家的节能降耗技术，以提高本国技术。
　　我国发电厂工作人员的整体素质偏低。在我国部分发电厂，招收工作人员的学历水平要求普遍不高，且工厂内部高层普遍不重视研发，造成相关科技研发部门能力水平有限，工作止步不前，因此对汽轮机节能降耗这一问题相对比较难解决。这也是导致部分发电厂一直处于瓶颈无法很好解决的重要原因之一。
　　发电厂自身的管理制度不够严谨。我国工厂普遍存在一个弊端就是，只重视经济收益而缺乏统一高效的管理制度，因此导致发电厂中工作人员没有很强的工作积极性，无法全身心投入到改革汽轮机的生产上。
　　五、发电厂汽轮机能耗因素
　　（1）汽压和温度。在正常运行状态下，汽轮机不但要确保蒸汽的流通性，同时，也会遭受汽压和温度的影响，从而使汽轮机的能耗增加。在运行状态下，汽轮机汽缸内的喷水量会在一定程度上影响到汽压和温度;在热能持续供应时，喷水量在空气中的比重会持续上升，其相应的能耗也会不断提高，在此情况下，汽轮机自身的运行效率会降低，进而加剧能量消耗。此外，汽压和温度的变化，同样会给汽轮机耗损造成一定影响。因而，在实际操作过程中，必须要维持锅炉冷水壁和过热器内部的清洁，而且也要确保管线路的合理封闭性，从而进一步确保能严格控制汽压和温度，以实现节能降耗的目标。 　　（2）水冷凝汽器与机组运行流通性存在的不足。目前，我国发电厂一般都是采用直接取水的方式进行冷却，这种方式难以有效的对水质进行过滤，因此在长期生产过程中，凝气管容易产生较多的水垢，对汽轮机组的换热效果产生消极影响，并且耗水量急剧增加。凝汽器在生产过程中还有可能发生泄漏问题，在冷却水水质较差的情况下，水垢厚度超出标准，容易对凝汽器内部产生较强的腐蚀，甚至出现爆炸情况，从而导致发电厂的安全生产性降低。
　　对于汽轮机组的流通性检查，对降低生产耗能来说具有积极作用，是目前我国发电厂汽轮机能耗分析的关键性内容。流通效果会直接关系到汽轮机内部的运行效率，需要对其流通面积和汽流量进行科学提升，以达到提升汽轮机内部运行效率的目的，从而完成降低能源消耗。
　　（3）真空系统密封性不够。对汽轮机而言，真空系统的密封性也是影响其工作效率的一大问题，真空下降会使蒸汽做功能力下降，蒸汽流量增加，致使叶片过负荷;真空下降，会令机组轴向推力增大，导致机组轴向位移增大，严重时甚至会造成推力瓦过负荷，导致推力轴承温度升高甚至烧毁。真空下降不仅会增大能源的消耗，增加运行成本，也有可能会造成排汽缸等部件变形，进而影响到整个汽轮机组的安全。真空下降的原因很多，如凝汽器冷却水较少或中断，凝汽器水室有空气积存，热水井水位升高淹没凝汽器抽气口，轴封系统、真空泵运行不正常，以及最关键的真空系统泄漏等。
　　六、发电厂汽轮机节能降耗的可行性原因
　　（1）技术原因。上世纪末，我国就已开始对老式汽轮机进行了技术改造。截止到目前，多年的实战经验下使我国的汽轮机在节能方面取得了较大成就。而且经过改造后的汽轮机不仅能有效降低耗损，还能有效提升热效率，提高资源能源的转换效率，并在一定程度上提高了汽轮机的运行稳定性和安全性。因此，我国已具备了对汽轮机实行降低耗能的技术条件。
　　（2）经济原因。对任何一个企业而言，首先需考虑经济利益。因此，在对发电厂汽轮机实施技术革新前，需对成本收益进行了解，进而避免为实现节能项目而过多的投入成本。经过对相关数据分析得出，技术革新花费的成本比购买新的汽轮机花费成本要高，但经过一系列的改造后，能极大地降低汽轮机的能耗量，并且不影响发电厂的经济效益。因此，从经济方面入手分析得出，汽轮机的改造具有可行性。
　　七、发电厂汽轮机运行节能降耗策略
　　（1）维持凝汽器最佳真空。在汽轮机运行过程中，相关人员必须确保冷凝管始终处于真空状态和最佳状态，以确保汽轮机运行更为高效。在具体工作过程中，首先需确保机组具有良好的真空严密性，真空密封凝结管，同时还需进行相关实验，找出渗漏原因并对其进行具体分析，灌水检测是目前常用的检测手法，通过定期开展实验检测能确保凝汽管始终处于真空状态。其次可采用凝汽器运行状态实时监测法，即工作人员要利用现代化的先进技术与监控系统，对凝汽器运行情况作以运行时不间断的真空状态监控，若在检查期间发现凝汽器的个别部件存在运行异常情况，或运行期间的水位未达到合格线时，提示此时凝汽器真空状态不佳，有明显的下降表现，要对其进行控制处理，避免发生凝汽器运行真空状态不良下的能源消耗量增大情况。
　　（2）适当提高给水温度。给水温度会对锅炉燃料的消耗量产生影响。当给水温度降低到一定程度时会增添燃料消耗，这不仅降低锅炉的生产效率，还会产生大量的烟气，对空气环境造成一定污染。因此为解决该问题，可适当提高给水温度。具体而言，保障高加投入率，当汽轮机组启动和滑停时，可对给水温度进行控制，并且启停中，可解列或投入高压加热器，当出现违规操作时，需及时制止。同时，定期清理管道内部，降低污垢位置的热应力和温差应力。此外，保持高加一定的水位，防止泄漏情况。因此，运行过程中需保持良好地水位，当机组进行检修时，可对高压加热器进行适当检查。
　　（3）完善汽轮机热力系统。在实际发电厂汽轮机的正常运行过程中，为了能最大限度地实现节能降耗的目的，对其自身的热力系统需进行相对应的完善，而汽轮机在运行过程中，其自身的经济性能在一定程度上与热力系统存在较紧密的联系，而在这种形势下，对热力系统进行一定的优化或完善，是有效提高汽轮机自身节能降耗的有效措施之一。汽轮机的热力系统优化不仅需提高汽轮机自身的整体性能，而且需尽可能地避免汽轮机在日常运行过程中出现一些能量耗损的现象，在实际操作过程中，汽轮机的运行技术人员，需根据实际情况，按汽轮机自身的结构特点，来对其进行整体性能的优化配置，最大限度地避免在其进行能量运输过程中出现一些损耗现象，而对一些中高压以外的下缸疏水系统也需对其进行相对应的改造，这样才能从根本上提高其自身的工作效率，对汽轮机的节能降耗也提供了一定的辅助性影响和作用。
　　（4）在启动、运转与停机过程中的节能降耗策略。在对汽轮机进行启动时，需依据汽轮机的启动曲线合理选择相关参数。在启动前，还需对其进行预热暖机，导致启动时间延长，用电量增大，使发电厂的运行成本变高。因此，可先使用旁压先开的方式开启真空破坏门，使汽轮机的真空维持在-60～-50kPa范围，此范围真空可增大汽轮机的蒸汽量，加快暖机速度。这种操作方式不仅能控制膨胀差值，还能降低其并网的时间。
　　在汽轮机正常运行过程中，要运用定、滑、定的操作方法。这种方法可有效提高低负荷下锅炉内燃料的燃烧效率与水循环效率。同时，还可通过控制水泵的转速来提高整个系统的运行效率。
　　汽轮机一般只在进行检修时才会停机，停机过程中使用的参数是否合理也很重要，只有合理的停机参数才能保证系统的各个部件不会因紧急停机而造成破坏，这有利于延长整个系统的运行寿命。
　　八、结语
　　在我国当前各行各业的快速发展进程中，电力需求日益增大。汽轮机作为发电厂中的核心设备，不仅需要重视其日常检修与维护，而且还应注重其使用效率的提升，以使其在有效资源利用下达到节能降耗的目的，由此促进电力事业的良性健康发展。另外，节能降耗问题是当前社会十分关注的问题，同时也是社会未来的发展趋势，更加是企业的未来工作发展方向。对此，企業自身要主动适应环境的不断变化，采取积极的措施展开变革，从而实现节能降耗的目标，并且在效率和利润空间上得到提升。若只是单纯从汽轮机的角度考虑，产生能耗的因素有很多，其中包括自身的材质和性能，以及机组的运行环境和各部分之间的协调性，还有工作人员的操作等。只有从根源上找出问题，才能寻求有效的解决措施。
　　参考文献：
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