火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行探討

1、火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行探討 【摘要】汽輪機(jī)作為火電機(jī)組最為重要的組成部分之一，對(duì)整個(gè)火力發(fā)電機(jī)組甚至整個(gè)火力發(fā)電廠運(yùn)行的安全和經(jīng)濟(jì)效益都具有至關(guān)重要的作用。在提倡低碳環(huán)保、節(jié)能增效的今天，如何通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的發(fā)電廠汽輪機(jī)運(yùn)行方式改造和升級(jí)來(lái)提高效率，已是一個(gè)非常迫切的任務(wù)。本文對(duì)現(xiàn)有汽輪機(jī)運(yùn)行方式進(jìn)行研究，從汽輪機(jī)的特點(diǎn)與工作原理出發(fā)，對(duì)如何優(yōu)化汽輪機(jī)的運(yùn)行方式進(jìn)行探討。 【關(guān)鍵詞】汽輪機(jī)；運(yùn)行方式；優(yōu)化 近年來(lái)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，社會(huì)電力需求不斷提高。而從整體上來(lái)看，我國(guó)電力結(jié)構(gòu)正發(fā)生著顯著變化，其電網(wǎng)負(fù)荷的晝夜峰谷差值也越來(lái)越大，導(dǎo)致火力發(fā)電廠中汽輪機(jī)組不得不參與到電網(wǎng)的調(diào)峰運(yùn)行。這對(duì)火力

2、發(fā)電廠當(dāng)中的汽輪機(jī)組運(yùn)行時(shí)間產(chǎn)生可一定的影響，應(yīng)使其與電網(wǎng)調(diào)峰相適應(yīng)。但是，目前我國(guó)運(yùn)行的汽輪機(jī)組為大容量的，其設(shè)計(jì)原理為基本負(fù)荷。在頻繁的啟停和變負(fù)荷運(yùn)行情況下，也導(dǎo)致汽輪機(jī)在熱經(jīng)濟(jì)性和安全性上出現(xiàn)了明顯降低。所以，為了使其運(yùn)行安全性能和熱經(jīng)濟(jì)性得到保障，當(dāng)前發(fā)電企業(yè)的重點(diǎn)課題應(yīng)為不斷優(yōu)化目前火力發(fā)電廠的汽輪機(jī)，以期實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效的作用。 一、汽輪機(jī)工作原理分析 1.汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu) 汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)組成包括靜止部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分，也就是靜子和轉(zhuǎn)子。靜子部分包括汽缸、進(jìn)汽部分、隔板和靜葉柵、汽缸、汽封及軸承等。轉(zhuǎn)子部分包括葉輪、主軸、聯(lián)軸器和動(dòng)葉片等。 2. 汽輪機(jī)工作原理 汽輪機(jī)是利用蒸汽的熱能來(lái)實(shí)現(xiàn)作

3、功的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，其工作原理主要是基于熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的理論： 2.1 沖動(dòng)作用原理。 在汽輪機(jī)中，從噴嘴流出的高速蒸汽通過(guò)該動(dòng)葉汽道時(shí)，其流動(dòng)方向發(fā)生改變，對(duì)葉片產(chǎn)生沖動(dòng)力并推動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，作出機(jī)械功，即沖動(dòng)作用原理。 2.2 反動(dòng)作用原理。 指在汽輪機(jī)中，當(dāng)蒸汽在動(dòng)葉片構(gòu)成的汽道內(nèi)膨脹加速時(shí)，汽流必然會(huì)對(duì)動(dòng)葉產(chǎn)生一個(gè)加速而產(chǎn)生的反動(dòng)力，以推動(dòng)葉輪運(yùn)動(dòng)并作出機(jī)械功。沖動(dòng)作用原理的特點(diǎn)是汽流在動(dòng)葉汽道內(nèi)不膨脹加速，而只是發(fā)生方向的改變，而反作用原理的特點(diǎn)是汽流在動(dòng)葉汽道內(nèi)部件會(huì)出現(xiàn)方向的改變，而且還進(jìn)行膨脹加速。 二、目前我國(guó)火力發(fā)電廠汽輪機(jī)運(yùn)行狀態(tài) 我國(guó)的火力發(fā)電廠汽輪機(jī)應(yīng)用始于上世紀(jì)50年代，6

4、0至70年代各汽輪機(jī)廠都曾研制生產(chǎn)過(guò)燃?xì)廨啓C(jī)。但隨著國(guó)家能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，天然氣供應(yīng)不足，燃?xì)廨啓C(jī)研制在逐步失去市場(chǎng)。近lo年來(lái)，隨著國(guó)家能源戰(zhàn)略的調(diào)整，燃?xì)廨啓C(jī)才重新步人發(fā)展的快車道，并采取以市場(chǎng)換技術(shù)的方式，逐步實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)國(guó)產(chǎn)化。不少火力發(fā)電廠近年來(lái)在運(yùn)行機(jī)組逐漸老化的形勢(shì)下，紛紛借助績(jī)效管理系統(tǒng)，完善點(diǎn)檢定修，從而提高設(shè)備的精密把脈率，強(qiáng)化狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障診斷及劣化分析，及時(shí)處理設(shè)備的突發(fā)狀況；同時(shí)積極開展提高輔機(jī)、輸煤設(shè)備可靠性管理水平，在火電機(jī)組節(jié)能減排標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越高的現(xiàn)狀下，加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)，加大設(shè)備技改，杜絕汽輪機(jī)機(jī)組“帶病運(yùn)行”，增強(qiáng)安全隱患整改的及時(shí)性。 三、優(yōu)化火力發(fā)電廠汽輪機(jī)運(yùn)行 3

5、.1回?zé)峒訜崞鞯膬?yōu)化 實(shí)際上，正常運(yùn)行回?zé)峒訜崞鲗?duì)火電機(jī)組具有重要的意義，相比原系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，新系統(tǒng)的工作效率明顯要高。而就能級(jí)來(lái)看，汽輪機(jī)的各級(jí)抽汽均是具有差別的。在此種狀況下，抽汽壓力越高，則此級(jí)抽汽返回汽輪機(jī)時(shí)將或作出更多的功。相應(yīng)地，其能力和能級(jí)均將增高。汽輪機(jī)可利用其回?zé)嵯到y(tǒng)，使其在汽油機(jī)內(nèi)的做功效率得到一定程度的增強(qiáng)。由此產(chǎn)生的影響主要包括以下幾點(diǎn)第一，加熱器的上端差的變化；第二，加熱器的下端差的變化；第三，抽汽壓損的變化。而優(yōu)化后的新系統(tǒng)，則能使汽輪機(jī)能更好地運(yùn)行，井將其可能存在的個(gè)體差設(shè)計(jì)在合理范圍內(nèi)。 3.2給水泵的優(yōu)化 電動(dòng)給水泵原有的運(yùn)行方式是定速給水泵方式，定建給水泵的運(yùn)行

6、依靠的是鍋爐給水閥門的調(diào)節(jié)，這種調(diào)節(jié)方式的缺點(diǎn)就是當(dāng)機(jī)組運(yùn)行于低負(fù)荷時(shí)，閥門的節(jié)流損失比較的大。而優(yōu)化的變速給水泵的特點(diǎn)就是依靠變動(dòng)轉(zhuǎn)速、平移泵的特性曲線來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這種給水泵相對(duì)于定速給水泵來(lái)說(shuō)有著非常明顯的優(yōu)勢(shì)，其優(yōu)點(diǎn)在于不用給水調(diào)節(jié)閥改變積水流量，特別是在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，其節(jié)能的效果非常的顯著，同時(shí)這種方式可以有效的改善氣動(dòng)泵組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。 3.3循環(huán)水泵匹配方式的優(yōu)化 汽輪機(jī)組凝汽器在以下幾方面需特定：1.冷卻面積；2.清潔度；3.嚴(yán)密性。在某一負(fù)荷條件下，凝汽器壓力的獲取與循環(huán)冰的溫度和流量有重大關(guān)系。如果循環(huán)水的溫度不同，那么其流量也將會(huì)出現(xiàn)定的差別，對(duì)于循環(huán)水泵的運(yùn)行也起到了一定程

7、度的決定作用。故在開展優(yōu)化實(shí)驗(yàn)之際，應(yīng)將循環(huán)水泵及葉片的角度進(jìn)行調(diào)整，接著，再測(cè)量循環(huán)，水泵的流基和功耗，以實(shí)現(xiàn)循環(huán)水泵的最佳配置。 3.4凝汽器真空抽氣系統(tǒng)的優(yōu)化 在電廠機(jī)組構(gòu)成中，其中凝汽器真空抽氣系統(tǒng)是十分關(guān)鍵的部分，對(duì)機(jī)組的正常運(yùn)行具有十分關(guān)鍵的作用。傳統(tǒng)的凝汽器真實(shí)系統(tǒng)存在著較大的故障率，漏氣現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，從而導(dǎo)致水環(huán)真空泵過(guò)載，破壞機(jī)組設(shè)備。而利用優(yōu)化改造來(lái)使凝汽器內(nèi)部保持真空的狀態(tài)。這對(duì)于機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性起到了非常好的效果，有效的提高了熱力循環(huán)的效率，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能增效的目的。 3.5汽輪機(jī)背壓的優(yōu)化 背壓屬于排汽壓力（汽輪機(jī)的），背壓一旦發(fā)生變化，即將影響汽輪機(jī)組的各種參數(shù)，尤其是

8、機(jī)組的熱損耗及機(jī)組出力，與此同時(shí)，還會(huì)在一定程度上影響這整個(gè)機(jī)組的煤耗量。背壓參數(shù)值主要由以下三個(gè)參數(shù)決定第一，機(jī)組負(fù)荷；第二，循環(huán)水溫度；第三，流量所。為了使背壓值增加和循環(huán)水泵耗能增加之間的關(guān)系能更加確定，可應(yīng)運(yùn)用機(jī)組凈出力法于優(yōu)化實(shí)驗(yàn)當(dāng)中。主要要過(guò)程即在不同的負(fù)荷下，使凝汽器的背壓值發(fā)生改變，井對(duì)機(jī)組所增加的功率進(jìn)行測(cè)量，井以目前循環(huán)水泵耗能情況為基礎(chǔ)，得出最佳的汽輪機(jī)組的背壓。 3.6通過(guò)性能及能耗診斷試驗(yàn)優(yōu)化運(yùn)行 隨著近幾年我國(guó)火力發(fā)電廠對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格管控，并加大節(jié)能減排力度，針對(duì)汽輪機(jī)檢修，對(duì)機(jī)組進(jìn)行修前設(shè)備狀態(tài)評(píng)估。為實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)，更好地完成檢修工作任務(wù)，火力發(fā)電廠對(duì)

9、按美國(guó)asme 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行三閥全開、600 mw、500 mw、400 mw、300 mw 負(fù)荷時(shí)機(jī)組效率試驗(yàn)及100 %負(fù)荷汽水損失率試驗(yàn)。另外，為了評(píng)估高中壓缸過(guò)橋的汽封漏量，同時(shí)還進(jìn)行了三閥全開影響系數(shù)法試驗(yàn)。通過(guò)性能及能耗診斷試驗(yàn)，為火力發(fā)電廠為機(jī)組檢修、設(shè)備改造和節(jié)能減排提供了依據(jù)。 3.7加緊汽輪機(jī)優(yōu)化運(yùn)行專業(yè)人才的培養(yǎng) 要正確定位現(xiàn)階段我國(guó)火力發(fā)電廠汽輪機(jī)的發(fā)展水平，提高火力發(fā)電廠汽輪機(jī)優(yōu)化運(yùn)行水平，加緊汽輪機(jī)優(yōu)化運(yùn)行專業(yè)人才的培養(yǎng)，建立一支穩(wěn)定的人才隊(duì)伍。在新產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中，總結(jié)地?zé)釞C(jī)組應(yīng)用純低溫余熱發(fā)電技術(shù)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，積極引進(jìn)全三維技術(shù)、電調(diào)（deh）技術(shù)、補(bǔ)汽控制技術(shù)等國(guó)際最新的汽輪機(jī)技術(shù)?，F(xiàn)已成功研制了水泥窯純低溫余熱發(fā)電系列汽輪機(jī)。 3.8創(chuàng)新發(fā)展，重點(diǎn)突破核心技術(shù) 要加快汽輪機(jī)發(fā)展速度，進(jìn)行跨越式發(fā)展，就要引進(jìn)、消化、創(chuàng)新聯(lián)動(dòng)，重點(diǎn)突破核心技術(shù)，包括金屬材料冶煉制造、葉片噴嘴加工技術(shù)、大型部件熱處理、大型部件復(fù)合總成、計(jì)算機(jī)控制、檢測(cè)儀表，也包括能源綜合技術(shù)、熱電聯(lián)供技術(shù)、燃?xì)庹羝h(huán)技術(shù)、振動(dòng)測(cè)試分析等。 四、結(jié)束語(yǔ) 火力發(fā)電廠優(yōu)化汽輪機(jī)運(yùn)行，從而提高資源利用率，降低單位產(chǎn)品污染物排放量，對(duì)節(jié)約能源、減輕大氣污染、保護(hù)環(huán)境十分有利，工程效益也十分明顯。在實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電廠汽輪機(jī)的優(yōu)化運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)和汽輪機(jī)運(yùn)行現(xiàn)狀，在確保安全的同時(shí)