汽轮机运行优化策略分析安维星

汽轮机运行优化策略分析安维星

安维星

（国投南阳发电有限公司河南南阳473000）

摘要：近年来，随着社会和经济的快速发展，我国电网结构不断调整，对发电厂的运行效率也提出了更高的要求。汽轮机是发电厂的重要生产设备，汽轮机的运行有效性对于整个电厂具有重要的影响，尤其是在节能减排的战略指导下，如何提高汽轮机的热经济性，是每个火力发电厂需要面对的问题。要提高汽轮机效率，需要首先分清影响汽轮机效率的因素，并针对这些影响因素进行必要的优化，本文就对此进行详细的分析。

关键词：汽轮机；发电厂；运行优化

一、汽轮机运行效率的影响因素

为了实现汽轮机运行的有效优化，首先要认识到汽轮机运行过程中的影响因素，这样才能有针对性的采取相应的优化措施，实现汽轮机的优化运行。一般情况下，汽轮机运行的影响因素主要体现在以下几个方面；

1.机组真空降低是影响汽轮机运行经济性的显著因素，当机组的真空降低，蒸汽在机内的可用焓降减少，相当于机组循环过程中的冷端温度提高，蒸汽在凝汽器中的冷源损失增大，机组效率下降，机组出力减少。另一方面，真空下降，将使蒸汽流量增加，不仅末级叶片可能过负荷，而且机组的轴向推力将增加，严重时会烧毁推力瓦，直接影响机组安全。当真空降低过多使排气温度升高较多后，还将导致排气缸发生不均匀变形，使轴瓦中心偏移，会引起较大的振动。

2.主蒸汽温度的影响。根据郎肯循环的原理：蒸汽初参数（蒸汽压力、温度）越高，蒸汽焓越大，做功能力越强。在终参数不变的前提下，效率越高。因此，从循环效率角度讲，汽温越高越好。但是，汽温提高后，锅炉蒸汽系统及汽轮机通流布分势必要采用耐温更高的昂贵金属材料，造成投资成本的大大增加。运行中机组若汽温超高限运行，将会引起上述设备超温，强度降低甚至过热损坏，甚至导致汽缸蠕胀变形，叶片在轴上的套装松弛，机组振动增大或动静摩擦，严重时使设备损坏。当主蒸汽压力和凝结真空不变，主蒸汽温度降低时，主蒸汽在汽轮机内的总焓降减少，若要维持额定负荷，必须开大调速汽阀的开度，增加主蒸汽的进汽量。一般机组主蒸汽温度每降低10℃，汽耗量要增加1.3%~1.5%。主蒸汽温度降低时，不但影响机组的经济性，也威胁着机组的运行安全。其主要危害有：末级叶片可能过负荷、末几级叶片的蒸汽湿度增大、高温部件将产生很大的热应力和热变形、发生水冲击等。

3.主蒸汽压力的影响。当主蒸汽温度和凝结器真空不变，而主蒸汽压力升高时，蒸汽在汽轮机内的焓降增大，末级排汽湿度增加。主蒸汽压力升高时，即使机组调速汽阀的总开度不变，主蒸汽流量也将增加，机组负荷则增大，这对运行的经济性有利。但如果主蒸汽压力升高超出规定范围时，将会直接威胁机组的安全运行。当主蒸汽温度和凝结器真空不变，主蒸汽压力降低时，蒸汽在汽轮机内的焓降要减少，蒸汽比容将增大。此时，即使调速汽阀总开度不变，主蒸汽流量也要减少，机组负荷降低；若汽压降低过多时，机组带不到满负荷，运行经济性降低。

4.循环水的影响。循环水量和循环水温度最终反映在真空的变化。凝汽器真空低时，机组的经济性降低，要提高凝汽器真空需增加冷却水量，即增开循环水泵，这就意味着厂用电量的增加，但能提高蒸汽在汽轮机喷嘴中的焓降，提高汽机出力，在进汽量、抽汽量不变的情况下亦能增加上网电量。但蒸汽在喷嘴中的膨胀是有一定幅值的，即当凝汽器真空达到一定值时，发电量不再增加。若增加的发电量大于增加的厂用电量，则经济性提高，相反，经济性降低，即凝汽器最佳真空的确定。这就涉及到在凝汽器真空降低到什么程度时增开循泵能提高机组经济性的问题。电厂应该通过试验确定出备用循环水泵启停的最合适时机。

5.辅助设备的影响。如水泵效率低，凝汽器端差大，以及真空系统阀门内漏，真空系统严密性差等，都将影响汽轮机的效率。

6.再热蒸汽减温水的影响。再热汽温通常不用喷水减温法调节，因为喷水减温将增加再热蒸汽量，从而增加了再热蒸汽压头和汽轮机中低压缸的蒸汽流量，即增加了中低压缸的出力。这部分蒸汽只在中低压缸中做功，参与低压蒸汽循环，其循环效率较低，再者如果机组负荷不变，中低压缸出力增加势必造成高压缸出力的减小，相当于用低压蒸汽循环代替高压蒸汽循环，使整个机组的经济性降低。

二、汽轮机运行优化的策略

1.维持凝汽器最佳真空状态，这是保证汽轮机稳定运行的基础，也是提高汽轮机运行效率的重要途径。可以通过以下几个方面实现：一是真空系统的密封性方面。由于连接到凝汽器的管道阀门很多且凝汽器表面积很大，整个真空系统漏入空气的几率很大，所以运行人员要定期执行真空严密性试验，及时掌握真空系统严密性状况，若严密性稍差可通过适当提高轴封供汽压力、增启真空泵、多级水封及真空破坏门再注水、适当提高低加水位等措施以观察提高真空，若严密性较差要积极查漏，发现问题及时处理，机组大小修时应进行凝汽器真空系统上水查漏；二是加强抽气设备维护。由于连接到真空系统的管道阀门繁杂众多，整个真空系统漏入空气在所难免，所以真空泵高效连续可靠工作，将漏入的空气不间断抽走，是维持较高真空的基本前提。对真空泵冷却器应定期清洗，维持真空泵汽水分离器水位在正常范围内；三是保证凝汽器运行状态良好，有较小的端差，维持凝汽器正常的水位，按规定投运胶球清洗装置，加强凝汽器水垢的处理；四是按规定及时启停备用循环水泵。

2.汽轮机的配汽方式优化。当前电厂应用的汽轮机组的配汽方式主要是复合型，所谓复合配汽，即在低负荷下采用单阀配汽，随着负荷的升高，单阀配汽逐渐向顺序阀配汽过渡，在高负荷时，采用顺序阀配汽。复合配汽在低负荷下使得所有调节阀均匀进汽，保证汽轮机在缸温较低时全周进汽，减小热应力，在高负荷下采用顺序阀配汽，可以保证调节阀的节流损失较小，提高机组经济性。由于目前国内电厂大多参与调峰，甚至深度调峰，复合配汽方式在低负荷下高压调节阀节流损失大，经济性不高，故需要经过试验对配汽方式进行优化。

3.轴封系统的优化。轴封系统应及时进行优化改造，采用新型汽封，适当减小轴封间隙，电厂在大修时候应检查轴封磨损情况，对磨损严重的汽封进行更换。运行人员应控制好汽封系统压力，避免过高或过低。

4.给水泵组的优化。现如今汽动给水泵的效率和可靠性都大幅提高，电厂在设计之初可考虑优化配置，将电动给水泵改造为汽动给水泵，将双汽泵改为单汽泵，将大幅减少厂用电率。在设备一定的情况下，可通过试验确定给水泵的最佳运行方式，低负荷时可考虑退出一台给水泵。

5.给水温度的控制。机组启停过程中应按照规程规定及时投入或解列高加；加热器要定期检测和维护，运行人员要控制和监视好各加热器的水位在正常范围之内，使加热器端差在设计范围内。

6.维持额定的主再热蒸汽参数。如前所述，主再热蒸汽温度和压力过高或过低均对机组安全性、经济性有较大影响，故在运行中应尽力维持主再热蒸汽参数在规定范围内。

结束语：

全球能源紧张的大环境下，国内外对于节能减排战略的实施都有深刻的认知，电力事业的能源消耗巨大，而汽轮机是发电厂主要的运行设备，汽轮机组的高效运行对于电厂效益以及环境效益都有重要的影响，因此需要从经济性方面考虑，对汽轮机的运行进行必要的优化，促进汽轮机运行效率的提升，提高火电厂的效益。

参考文献：

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[2]高秀芳.电厂汽轮机运行优化措施探讨[J].科技与企业，2015（01）

[3]柴颖智.火电厂汽轮机的优化运行策略探讨[J].工业设计，2016（01）

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