电厂汽轮机损耗及运行优化措施

电厂汽轮机损耗及运行优化措施

沈悦

四川广安发电有限责任公司  四川 广安   638000

摘要：随着经济社会的发展，居民对电力资源的需求不断扩大，为了满足人们对经济增长的电力需求，国家不断建设电力工程。火电厂作为电能生产的场所，在生产过程中需要耗费大量的煤炭资源、水能、电能，大量燃烧煤炭产生了二氧化碳和硫化物，不仅污染空气，而且影响发电效率。当前国家大力建设资源节约型、环境友好型社会，火电厂作为电力生产企业，必须积极响应国家号召，降低火电厂发电运行的资源损耗。

关键词：电厂；汽轮机；优化措施

1 汽轮机损耗高的原因

1.1 汽缸运行效率

汽缸将汽轮机的流通系统和空气隔开，形成封闭的汽室，确保蒸汽在汽轮机内部完成能量转换。因此汽缸的密封性直接关系到能量的转换，关系到发电效率。汽缸的受力环境十分复杂，不仅受到汽缸内外汽压的压力差，而且还受到各个零部件的重量负载以及管道冷热状态下对汽缸的作用力。汽缸主要是合金和锻钢制造的，汽缸在加工制造过程中，受到焊接或者锻造的影响，汽缸结构本身存在一定的残余应力，在各种压力和负载下，汽缸容易发生变形现象。其次，由于汽轮机受到电力负荷影响，汽轮机的运行负荷变化比较大，汽轮机本身的存在一定设计制造缺陷，比如汽轮机的密封剂杂质过多，影响到密封性能，从而导致汽缸容易出现热变形。此外，维修工人在维修过程中，没有严格按照检修技术要求，导致内缸、汽缸隔板、隔板套的膨胀间隙不符合设计要求，汽轮机启动后，汽缸内部产生膨胀，导致汽缸变形。由于汽轮机发生变形、泄露，影响汽缸的密封性能，汽轮机运行效率无法达到设计参数的要求和标准，从而增加了汽轮机的损耗。

1.2 汽轮机通流性

根据锅炉运行原理，锅炉的给水装置经过省煤器预热后进入到汽包，煤粉经过管道进入到炉膛，煤粉在炉膛燃烧后，产生大量的热量和烟气，这个热量经过锅炉水冷壁管及其它受热面进行热量传递，才能将水变成水蒸汽。汽轮机的通流性能和汽轮机的运行效率成正比，如果汽轮机的通流面积小，流量小，那么则影响到汽轮机的通流性能。根据汽轮机的工作原理，如果蒸汽在通流环节导致蒸汽在缸内做功不足，导致蒸汽的有效焓减少，上一级高温蒸汽，没有经过汽封依次连接的通道反复节流降压和膨胀，从而导致高温蒸汽泄露，影响到汽缸的效率。

1.3 给水温度不足

给水温度关系到锅炉的热量交换，如果给水温度过低，则影响到汽轮机的热力性能，如果给水温度高，则增加水蒸汽的热力循环，提高汽轮机的热量交换效率。然而在实际过程中，锅炉的给水温度无法达到锅炉系统设计的数值。火电机组在运行过程中，如果锅炉的给水温度达不到设计值，在机组负荷一定的条件下，蒸汽流量或者蒸汽中的有效焓值达不到设计值，从而导致汽门节流损失和汽缸内损失增加，造成汽轮机排汽湿度变化，影响到汽轮机运行安全性。

1.4 冷凝器真空降低

冷凝器是汽轮机重要的辅助设备，是电力热循环的重要环节，冷凝器在汽轮机排汽口形成高真空环境，让蒸汽压力膨胀，增加蒸汽的有效焓，提高汽轮机的热效率，并将汽轮机低压缸排出去的蒸汽凝结成水，输送到锅炉水循环系统，减少锅炉汽水损失。冷凝器是由壳体、管板、中间板等零部件构成，管板将冷凝器壳体分成蒸汽凝结区、循环水冷却进出口室；中间板负责管束的定位。如果汽轮机排汽口的真空度下降，则可能导致蒸汽的有效焓降低，汽轮机的热工效率下降。汽轮机如果想要达到恒定运行的要求，需要增加主蒸汽的流量，如果主蒸汽流量过大，则增加了汽轮机叶片的运行负荷。

2 汽轮机运行优化的措施

2.1 提高汽缸的密封性能

汽缸作为汽轮机重要的构件，可以有效隔绝汽轮机和空气流通部分，让汽轮机正常运转。因此，汽缸轴端以及汽轮机内部结构的密封性能直接关系到蒸汽在汽缸内部做功。目前，受到汽缸研发与制造工艺技术的影响，部分汽缸内部的实际数值与设计数值存在一定的差距，跟国外发达国家相比，还存在一定的改进空间。因此，汽轮机生产制造企业需要进一步完善汽轮机汽缸的生产制造水平，采用先进的生产工艺或者生产技术，提高汽缸的密封性能。目前电力研究院研究的一款MFZ新型高性能汽轮机汽缸密封脂是采用纳米材料生产工艺加工制造的新一代高性能汽缸密封脂，这种汽缸密封脂膜层致密性好、耐腐蚀、抗高温、抗老化、密封性能好，可承受32 MPa蒸汽压力和685℃温度下，耐高温、耐高压条件符合超临界机组的要求，汽缸结合面平整度和间隙接近规范的临界值，适合火电厂20～600 MV机组。其次，还要提高汽缸的维修保养水平。汽缸运行过程中，受到主观因素、客观因素的影响，容易出现泄漏的现象。因此，日常要做好汽缸的维修保养。在检修过程中，必须严格按照操作规程作业，以免破坏零部件，导致部件连接不紧密。

2.2 改善机组的通流性能

汽轮机通流部分是汽轮机本体做功的通道，主要由主汽门、调节汽门、导管、动叶、排汽缸以及进汽管等构成。汽轮机叶片转子高速旋转过程中，为了减少蒸汽的损失，必须严格控制动叶片和静叶片的间隙。汽轮机的通流间隙关系到汽轮机的运行效率和安全性。因此，为确保汽轮机安全有效运行，需要定期对汽轮机的流通间隙进行测量，避免通流间隙过大，确保汽轮机的汽缸、隔板、动叶片、进汽管之间的间隙符合汽轮机流通性能的要求。

2.3 控制冷凝器的真空度

冷凝器真空值降低的主要原因是热量交换不充分，冷凝器密封效果差、冷凝管堵塞等原因造成的。想要维持冷凝器的真空度，必须提高蒸汽热量交换效率，提高汽轮机的运行效率。其次，提高冷凝器的密封性能，定期检查冷凝器的连接管段容易泄露的位置，以及与法兰、排汽室连接部分是否紧密，以免造成蒸汽泄露。此外，还要定期清理冷凝器的管道，或者在管道入口增加过滤器，将循环水中的杂质过滤，定期清理过滤器，从而避免管道堵塞。此外，还要进一步优化汽轮机的启动参数，汽轮机启动前，需要长时间的预热才能开启，一定程度上增加了汽轮机的损耗，可以优化汽轮机开机的参数或者改变汽轮机开启的方式，降低汽轮机预热时间，从而达到降低能耗的目的。

2.4 优化汽轮机的出力系数

由于我国区域经济不平衡，各地的用电量也存在季节性、区域性的差异，导致电力负荷在夏季和冬季用电量出现高峰期，春季和秋季出现低谷期。因此，需要及时调整汽轮机的运行参数，以免造成汽轮机低负荷运行增加汽轮机的损耗。火电厂可以根据居民用电规律，调整汽轮机的运行参数。在用电高峰期，进一步优化汽轮机的工作效率，提高蒸汽热值，从而满足机组高负荷运行要求。在用电低谷期，则可以降低其蒸汽压力和温度，减少蒸汽热量损失，避免汽轮机低负荷高参数运行。

3 结语

汽轮机作为火电厂主要的发电设备，汽轮机运行效率直接关系到火电厂整体发电效率。由于汽轮机受到客观因素、人为因素等影响，汽轮机组的主蒸汽热量交换或者传递过程中会出现部分热量损失，影响到汽轮机运行效率，增加汽轮机的损耗和火电厂的生产成本。在生态环境恶化和能源枯竭的背景下，节能减排已经成为全球各国的共识。火电厂需要进一步优化汽轮机的运行参数，改善汽轮机的通流性能，有效控制冷凝器的真空度，避免真空度下降，影响到汽缸的有效焓值，确保汽轮机的安全、稳定运行，提高汽轮机的运行效率。

参考文献

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[2] 田涛.电厂汽轮机运行效率优化措施探讨[J].建筑工程技术与设计，2018(6):686.

[3]陈叶俊.电厂汽轮机运行效率优化措施探讨[J].科技与创新，2018(2):79-80.