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摘要：近年來，由于我國社會經濟發展速度日益加快，各項事業的生產、發展規模也隨之擴大，這直接增加了電力消耗量，使熱電廠得到了長足發展。近兩年，電力行業隨市場經濟不斷深入，各企業之間競爭也日趨激烈，各熱電廠開啟尋求穩定效益之路。電力生產離不開汽輪機運行，但不少熱電廠在汽輪機運行過程中存在較大的能源浪費情況，除增加電力生產成本外，還限制了電廠的可持續發展。由于我國現階段正處于節能減排發展的關鍵時期，所以，熱電廠在生產、運行過程中應認識到節能技術的重要性，通過良好應用、優化汽輪機節能技術，有效提升資源利用率。本文通過分析汽輪機運行中存在的問題，深入探討汽輪機節能技術優化措施，從而促進電力行業穩步、健康發展。由于電能的發展勢頭越來越猛，已受到國家與社會的廣泛關注，結合環境生態保護與資源合理利用方面目的，國家近幾年已針對電力系統，提出了節能減排號召。汽輪機這一重要電力設備，其動力主要為燃燒能源物質獲得蒸汽，但在產生電能過程中，造成的環境污染與能源損耗等問題，已成為當前社會發展過程中亟待解決的問題。所以，只有做好汽輪機節能技術應用與優化，才能有效提升其運行效率。隨節能技術被廣泛應用于熱電廠中，給熱電廠深化改革提供了更高要求。熱電廠如果想要維持可持續發展道路，需要全面優化汽輪機節能技術。
1. 熱電廠汽輪機結構、工作原理
汽輪機作為一種旋轉蒸汽動力裝置，就是我們常說的蒸汽透平發動機，其具有單機功率大、壽命長及效率高等優勢，汽輪機通常是由固定部分與轉動部分構成的，前者主要包括噴嘴、滑銷系統、氣缸、汽封、隔板及軸承等零部件，后者一般是由葉輪、主軸、拉筋、圍帶、葉片等緊固件組成的。除本體結構外，汽輪機還包括凝結水系統設備、蒸汽系統設備及給水系統等輔助設備裝置，該組合能夠促使熱電廠正常行業曲線link industry AppraisementDOI：10.3969/j.issn.1001- 8972.2022.06.016可替代度影響力可實現度行業關聯度真實度發電。汽輪機工作過程中，高溫高壓蒸汽經固定噴嘴，形成氣流后，噴射到葉片上，一方面促使葉片排轉子旋轉，一方面對外做功。汽輪機的工作原理一般是指鍋爐蒸汽經汽輪機環形配制噴嘴與動葉，由蒸汽熱能轉化成由汽輪機轉子旋轉的機械能。
2. 熱電廠汽輪機運行過程中面臨的重要問題
當前汽輪機組熱耗問題已成為汽輪機運行過程中的一個主要影響因素，如常見的排汽、高中低壓缸運行效率低等問題。夏季運行的汽輪機，其真空泵腐蝕風險大幅提升。電力企業作為當前能源消耗的重要企業，如果難以提升節能水平，則會限制民生發展，所以，國家已將電力企業納入節能減排范疇。由于汽輪機冷端系統及相關設備尚不完善，易降低凝汽器真空度，使其平均值處于 91% 左右。汽輪機受回熱系統及設備不完善等因素影響，會導致高、低壓加熱器出現水位不正常情況，受疏水管道振動、彎頭破裂、吹薄等問題影響，會增加加熱器上下兩端差值。汽輪機熱力管道疏水系統與本體設計較為龐大，僅汽輪側疏水管道就高達 70 根，而閥門又極易發生內漏，受管徑設計不合理、控制方式設計不當等因素影響，極易出現安裝與設計錯誤。此外，由于汽輪機具有較為復雜的熱力系統，受難以合理利用工質有效能、存在較多冗余系統等因素限制，極易發生內漏情況。另外，由于汽輪機熱備用系統及設備通常采用連續疏水方式，不僅易增加有效能損失，還影響其自身安全性，此外，還易增加機器維修、檢修費用，加大技術人員工作量。
3. 熱電廠汽輪機節能技術的應用情況
3.1 在汽輪機啟動環節的應用
由于汽輪機工作條件較為嚴格，為確保汽輪機各項技術參數符合正常運行標準，在啟動階段，一般先進行暖機處理，從而確保汽輪機能夠高效、安全運行。首先，處于預熱環節的汽輪機，需有效監控主汽溫度，待主汽溫度滿足汽輪機正常運行條件，再停止預熱，從而減少因預熱時間過長，出現蒸汽能源浪費情況。此外，為減少蒸汽浪費量，結合汽輪機主汽溫度，還應合理調節疏水閥開度。其次，為避免因汽輪機并網不及時，出現浪費能量情況，啟動汽輪機時，應及時進行汽輪機并網，從而充分利用相關能量。
3.2 在汽輪機運行環節的應用
由于汽輪機具有復雜的結構與特殊的運行環境，極易受多種因素干擾，影響自身運行效率。當汽輪機在運行過程中出現相關干擾因素時，會改變其運行狀況，除造成極大能源浪費外，還易威脅其自身運行安全。所以，為確保汽輪機正常運行，需對其運行狀況進行實時監測，有如異常改變，應及時采取有效地調控措施，查明其改變運行的具體原因，并進行妥善處理。此外，由于汽輪機在主汽溫度、壓力等參數方面，存在較高要求，如果難以達到理想條件，則會降低汽輪機運行效率，甚至造成不必要的能源浪費。所以，技術人員在汽輪機運行過程中，應及時監測主汽溫度與壓力等相關參數，并通過有效調整運行方式，對汽輪機運行情況進行嚴格控制。
3.3 在汽輪機停機環節的應用
為提升能源利用率、減少不必要的資源浪費，汽輪機在停機環節中，應按滑參數進行有效停機。由于滑參數停機方式能夠減少蒸汽與熱量損失，可通過利用鍋爐余熱，規避此類能量消耗問題。此外，滑參數停機方式還有助于清洗掉汽輪機噴嘴、葉片等部件上的殘留雜質，同時，還能避免因雜質影響汽輪機整體運行效率。另外，汽輪機的滑參數停機方式還能保持機體部分均勻冷卻，避免因其冷卻速度不均勻而出現致熱變形情況。
4. 熱電廠汽輪機節能技術的優化措施
4.1 優化汽輪機調節系統
當前部分熱電廠中的汽輪機結構主要為機械液壓系統，通常是靠液壓系統對汽輪機荷載與轉速進行調節的。近年來，隨我國數字化技術發展速度逐漸加快，和傳統機械液壓調節系統相比，數字化技術以其準確性高等特點，在汽輪機調節系統中得到了廣泛應用，且能夠實時采集、監控汽輪機運行狀態的相關參數，并通過分析汽輪機運行狀態參數，及時發現汽輪機的運行異常問題，并結合問題發生原因，及時、有效地提供控制措施，從而確保汽輪機高效、穩妥、節能運行。
4.2 優化高、中、低壓缸通流部分
汽輪機在運行過程中，其高、中壓缸流通性與汽輪機運行效率存在較為密切關聯。為保障汽輪機技能消耗，妥善改善汽輪機高、中壓缸流通性是十分必要的。首先，汽輪機的動葉、靜葉及流道設計，均采用了先進的加工工藝，不僅能提升高、中缸氣流通流效率，還能保障汽輪機高、中壓缸的經濟性。其次，以往傳統的汽輪機高壓缸通常采用彈簧片密封，但這種結構方式極易誘發主軸振動，不僅不利于節能降耗，還難以保障汽輪機安全運行。當高、中壓缸使用渦流式、布萊登式等新型汽封進行密封，不光能避免汽輪機葉頂漏氣，還能減少汽封因摩擦變形而出現能量損耗問題，同時也給汽輪機維護與檢修提供極大便利。再次，汽輪機的另一個重要組成部分，低壓缸在其運行中發揮重要作用。所以，改造及優化低壓缸通流部分，可有效降低汽輪機能量損耗。以往的汽輪機由于未在低壓轉子前幾級動葉片中設置拉筋，難以保持其結構穩定。所以，為保障其結構穩定性，通常對其整體圍帶進行固定。為避免葉片頂部發生漏氣情況，通常在汽輪機葉片頂部設置 4~6 道汽封片。最后，由于低壓末級葉片缺乏較為良好的工作環境，考慮到末級動葉片可靠性，在優化過程中，通常使用出汽焊接鈦合金等新型葉片材料，配合新的加工工藝，從而滿足汽輪機抗腐蝕、高強度的運行要求，同時，也能避免因葉片損害出現能量耗損。
4.3 優化汽輪機運行技術
實現汽輪機節能降耗的一個重要途徑就是優化汽輪機運行技術。所以，熱電廠在汽輪機組中應積極引進先進控制技術，從而確保汽輪機能夠高效、安全運行。凝汽器技術作為汽輪機的一項重要運行技術，對其進行優化與改造，有助于推動汽輪機朝自動化與智能化發展。此外，優化凝汽器技術，不光能對汽輪機真空狀態進行自動監控，還能避免因凝汽器真空度問題，產生汽輪機運行效率下降情況。
4.4 優化排汽通道
當前部分汽輪機中低壓缸中常存在因大量支撐鋼架結構引起的凝汽器側排氣流分配不均等問題。針對此類問題，汽輪機制造企業應增加節能優化工作的針對性。為有效改善排汽通道性能，技術人員應在停機檢修狀態下，進一步排汽通道節能、優化操作，通過進行模擬計算與試算，在汽輪機內部通道區域內進行排汽板安裝。
4.5 優化循環水系統、水環真空泵
采用自然風冷卻塔二次循環系統的汽輪機循環水系統，除能夠實現用水冷卻外，還能滿足汽輪機輔助設備供水需求。通常情況下，汽輪機運行過程中，受凝汽器雜物過多、更換熱管等設備消耗及堵塞等因素影響，會嚴重限制汽輪機低壓缸排氣功能。所以，為達到節能、降耗目的，熱電廠應結合現有技術進行優化，將負壓反沖洗循環水濾網安裝在凝汽器循環水側，使濾網在汽輪機運行過程中，發揮排出循環水雜質成分作用，從而有效改善汽輪機運行環境。作為汽輪機的一個核心設備，水環真空泵能夠有效排出不溶于凝結水的氣體，確保凝汽器能夠維持適宜真空度。真空泵這一重要設備，通常是由系統管道閥門、冷卻器、分離器及控制元件等工件構成的。優化水環真空泵時，可將其改造為單級泵水環結構，使其在葉輪雙側進行進氣與排氣，配合盤根填料，使其在運行過程中避免出現磨損與腐蝕情況。水環真空泵抽氣過程，是從氣體經進氣管進入開始的，再經壓縮產生汽水分離；水環真空泵在液體工作中，是從工作液體進入汽水分離設備開始的，經輸送管道實施冷卻處理，部分工作液可經噴射管，輸送至氣體入口，再進入汽水分離設備，最后再次經過冷卻進入真空泵。
5. 總結
綜上所述，熱電廠為實現自身可持續發展目標，除響應國家節能減排號召外，還應利用多種手段降低自身生產能耗，提升資源利用效率，結合自身汽輪機結構，進行節能技術應用與優化，從而有效提升自身經濟效益。
作者：左德明 單位：湖州浙北能源檢驗檢測中心