提高电厂汽轮机效率与经济性研究 李彦志

发表时间:2020/6/9   来源:《电力设备》2020年第4期   作者:李彦志
[导读] 摘要:汽轮机作为电厂设备中非常关键的一个部分,它与电厂的工作效率和能耗密切相关,重热现象是在汽轮机工作之中非常常见的一种现象,其能够有效提高汽轮机的工作效率。
        (国家电投集团宁晋热电有限公司  河北省邢台市  055553)
        摘要:汽轮机作为电厂设备中非常关键的一个部分,它与电厂的工作效率和能耗密切相关,重热现象是在汽轮机工作之中非常常见的一种现象,其能够有效提高汽轮机的工作效率。以此为出发点,文章分析和研究了重热现象在实际工作中的应用,在汽轮机选择以及汽轮机阻力方面进行了详细的说明和分析,以促进电厂汽轮机运行效益的提高。
        关键词:电厂;汽轮机;效率;经济性
        引言
        随着科学技术的进步,尽管发电方式已经多样化(如太阳能发电、水利发电、核能发电等),但现阶段火力发电依然在我国占主导地位。因此,电厂不仅需要利用现有的节能技术提高机组的热效率,同时也要根据自身的运行状况,因地制宜的展开研究与改造。
        1电厂节能降耗的主要影响因素
        1.1汽轮机缸效率和机组通流性能
        汽轮机的缸效率,是指汽轮机在工作过程中将其他形式的能量转化为电能的效率。对汽轮机缸效率产生影响的因素很多,根据调查显示,当前我国火电厂使用的汽轮机实际效率还相对较低,进而导致汽轮机能耗增加。汽轮机的缸效率越高,其能耗越低,反之,汽轮机缸效率越低,其能耗将大幅度提高,而通过加大汽轮机的汽流面积,提高汽流量,可以有效提高汽轮机缸效率,达到国家节能减排的要求。
        1.2排汽压力损失问题
        排汽压力通常均代指了蒸汽于排汽管道流通过程中,可能产生的各种压力损失情况,主要构成要素分成管道内部管阻的压力以及撑起涡流、蒸汽自身流动转向方面的阻力等。计算出多级汽轮机其在末级蒸汽出口方面的压力,通过计算的方法来得出最终的排汽压力损失情况。对压力的具体损失情况进行分析,利用压力来为排汽做工,通过扩压等形式来转变汽轮机排汽汽体动能情况,将排汽汽体动能转变成为压力能源,最大程度地补偿排汽管道运行压力损失情况。
        1.3汽轮机出力的系数和凝汽器
        汽轮机能否正常运行与其出力系数有直接的关系。夏季是我国用电高峰季,电力在夏季会出现峰值,而电厂的汽轮机组要根据峰值的变化进行合理调配,保障社会的电力需求。另外,凝汽器也会对汽轮机的能耗产生重要影响,若凝汽器发生故障,不能正常冷却,会直接导致汽轮机的能耗提高,效率下降。因此,火电厂要特别重视对凝汽器的技术改造和维护,保证其可以正常运行,为汽轮机正常工作,降低能耗,提高效率提供保障。从而实现火电厂的效益提高和节能减排的目的。
        2提高电厂汽轮机效率与经济性的措施
        2.1正确操作汽轮机的启动、运行以及停机程序
        在启动汽轮机之前,首先要设定汽轮机的参数,为观察启动曲线值是合理设定启动参数的重要方式。通常情况下,启动汽轮机必须要保证温度、冷态汽压以及真空压力都在合理的范围内。冷态汽压的标准一般为2.5MPa~3.0MPa,汽轮机在这个冷态汽压状态下启动是最有利的;真空压力的合理值一般为﹣50kPa~﹣40kPa;温度合理值则应该处于270℃~300℃之间。这三个条件是汽轮机启动非常关键的因素。但是在实践中,汽轮机启动过程中还会遇到各种各样的问题,如,如果温度过低,提升温度的过程中将消耗大量的电能。尽管电能消耗的多少对汽轮机的运行不会产生什么影响,但是高能耗、高排放不符合当前节能减排的要求,还会导致电厂运行成本的增加。而要改变这种状况,就要在启动汽轮机过程中开启真空门,进而对其真空压力进行有效控制,同时还可以加快暖机速度,减少预热时间,以实现快速并网,降低能耗与排放。
        2.2保证凝汽器的真空度
        保证凝汽器的真空度是汽轮机正常运作的关键所在。如下几个原因可能导致凝汽机真空度的降低:①真空系统管道泄漏。凝汽器系统内设备众多,如真空破坏阀等阀门关闭不严、排汽阀门损坏;轴封安装过程中处理不当或设备运行过程中由于震动而导致的缝隙过大造成泄漏等原因均会影响到凝汽器的真空度;②真空泵出力不足。水温、机械故障、喷嘴等都会影响到真空泵的出力。如果真空泵的抽吸能力较弱,凝气器中的空气和不凝结气体则会遗留,破坏真空度;③凝汽器钢管冷却效能低下。凝汽器在真空情况下工作时内部钢管容易产生污垢,导致凝汽器阻力损失和管壁热阻增加,从而造成冷却效能低下。

为了提高凝汽器的真空度,可以通过如下几种方式解决:①增加检测仪表,对真空系统管道进行定期检查,防止出现由于管道腐蚀、设备老化等情况引起的泄漏;②增设真空泵,降低真空泵冷却水温度,从而提高真空泵的抽吸能力;③保证机组零件质量,减小在运行过程中出现焊点漏点、密封不严、缸体裂缝的概率;④改造循环水泵,采用流量大、精度高、表面光滑的新型叶轮,这样在提高水泵效率的同时可以增大水泵的循环水量。⑤加强凝汽器冷却水的水质监督与化验工作,通过加药处理,可以控制冷却水水质,以达到减少水中悬浮生物、有机物等,防止黏泥的产生。
        2.3排汽压力损失
        在多级汽轮机中,排汽压力损失是指排出的蒸汽在排汽管流动过程中的压力损失,主要由3部分因素构成:1)管道阻力;2)蒸汽涡流;3)蒸汽流动转向。其排汽压力损失为:△pc=p'c-pc,一般来说,△pc=(2%~6%)pc。其中,pc为多级汽轮机的末级蒸汽出口压力;p'c为多级汽轮机的凝汽器出口压力。而有效降低汽轮机的排汽压力损失,有效利用其排汽做功,通常采用扩压的方式,将汽轮机的排汽汽体动能转为压力能源,从而补偿排汽管道中的沿程压力损失。汽轮机排汽过程中,汽轮机的初始压力对其排汽压力损失具有重要作用。值得注意的是,汽轮机组中的再热机组,其机组的初始压力变化只对比焓降有一定的影响,对汽轮机机组整体运营功率无影响。在蒸汽的排汽过程中,其压力损失主要由汽轮机的初终参数决定。在多级汽轮机中,可由有效地利用热回收蒸汽发生器,提供汽轮机连续作业效率。另外,高效率的蒸汽循环,可以保证压缩机降低的入口温度,进而降低汽轮机的排汽压力损失。
        2.4优化汽轮机运行的所需水温
        在汽轮机运行过程中,需要通过锅炉对水温进行控制,也就是通过燃料供给来控制水温。因为,燃料供给量的大小对水温高低有直接作用。通常在实践中,电厂会提高燃煤供给量和电量使水温提高,但是这种方式的热损失非常高,而热效率较低,因此并不是火电企业最佳的水温控制方式。针对这种情况,电厂要对燃煤的数量以及供给速度进行精确计算,保证供给的合理性。同时要对高压管道内的杂质定期进行清理,避免对热效率产生影响,保证可以管道可以正常供热。同时还要定期检查管道的密封状况,防止因泄漏导致的机组启动延迟以及热损耗加剧。
        2.5保证凝汽器实现最佳真空状态
        要使汽轮机可以正常运行,还必须将凝汽器保持在最佳真空状态。凝汽器在真空条件下,汽轮机可以保持最佳状态运行,不仅对改善汽轮机工况非常有利,而且还能有效减少燃料消耗。而通常情况下,要实现凝汽器保持在最佳真空状态,主要采取以下方式:(1)及时对凝汽器进行检查,保证其封闭性,采用灌水的方式对其密封性进行检查,防止发生泄漏;(2)水泵进行定期检修,保证其正常运行,防止在运行中出现故障,通常要对水箱的水温和水位进行检查,将水温控制在26℃以下;(3)对循环水的状态进行检查,使其符合规定的要求和标准。保持循环水的清洁,避免出现水垢或者带入杂质,保证循环水可以正常工作;(4)对凝汽器热水井水位也要进行准确控制,这是保证汽轮机凝汽器正常运行的重要条件。
        2.6增强汽轮机的运行管理
        讨论汽轮机的启动、运行及停止状态对电厂的经济性有着很大的指导意义。在运行状态中(汽轮机大部分时间的运作状态),汽轮机可以采用“定—滑—定”的运行方式,即在极低负荷时为了保持锅炉的水循环工况和燃烧的稳定性而采用定压调节;在高负荷区域不采用喷嘴调节,用通过改变通流面积的方法以保持机组的高效率;在中间负荷地区,按照现实情况,通过给锅炉调节压力来增减负荷,以保证汽门的开关在滑压的运转状态。“定—滑—定”的运行模式适应负荷变化能力强,能满足机组一次调频的需要,此种方式也由于只有一个调节汽门未全开从而减少了节流损失。
        结语
        通过总结近年来多级汽轮机重热现象的产生原因,判定重热量在汽轮机能量中损失比率较大,所以如何高效率的利用重热量,已经成为提升电厂经济效益的关键环节之一。在发电厂建设初期,分别对比多级汽轮机和单级汽轮机二者的优势与劣势,并分析电厂多级汽轮机进气位置与排气位置的损失情况,全面实现电厂节能改造,为电厂获取更多的经济效益。
        参考文献:
        [1]程友良,杨星辉,韩富强.不同波形填料对冷却塔出塔水温及电厂机组热经济性的影响[J].水电能源科学,2015,(2):187-191+175
        [2]荣令玉,孙全超.提高电厂汽轮机效率与经济性研究[J].科技风,2012,(24):135-136.
        [3]王家胜,王惠凌,李侠.提高汽轮机组运行经济性途径的分析与探讨[J].贵州电力技术,2008,(2):24-25.
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