电厂集控运行汽轮机运行的优化措施

电厂集控运行汽轮机运行的优化措施

孙腾飞,张永镇

郑州裕中能源有限责任公司 河南省郑州市 452375

摘要：由于电力用户数量的增加，火力发电厂的规模不断扩大，电力系统的结构不断优化，电力系统中的汽轮机系统也随之发生了变化。加上我国的能源和人口都很少，能源消耗也越来越大，所以节约能源是很重要的。汽轮机，也就是蒸汽透平发动机，它的工作原理是：蒸汽在锅炉的作用下，通过固定的喷嘴，形成一个加速的高温蒸汽流，当它被安装在叶片上的时候，带动转子旋转，并将蒸汽和机械能的方向转换。通过对汽轮机的优化，可以节约能源，增加其社会经济效益，为国民经济的发展作出一定的贡献。因此，对汽轮机的各个环节进行最优的处理是十分有必要的。

关键词：电厂；集控运行；汽轮机运行

引言

近几年，随着社会的发展，对电力的需求不断增长，迫使各发电厂不断更新技术，改进设备，提高发电效率，以适应电力市场的需要。自50年代开始，蒸汽透平机在发电厂中的使用已经超过70年，使机组的工作效率得到了很大的提高。但随着时代、科技的发展，我国的能源结构也在不断的优化，为了保证电力的高利用率，就必须通过优化机组的运转，提高机组的工作性能和效率，从而在节能的前提下，继续提高发电能力。

一、蒸汽分配方案的优化

汽轮机是一种复杂的混合配汽系统，其工作效率高、能耗低，但在机组起动和低负载工况下，损失较大，运行效率不高[1]。在汽轮机的正常工作中，采用常规的蒸汽分配模式，在负载的作用下，会产生高的热损失。由其是在瞬时的突变过程中，会使机组的负载增大，从而使机组的能量消耗增大，若调整级数较大，则会造成系统调整效率较低。通过对气门调整模式的调整，使传统的单阀调整模式变为单阀-连续阀-单阀-单阀-三阀调整，从而避免了较为严重的热损失。在此基础上，可以采用三阀式配汽方案，该方案既能有效地分摊机组的负荷，又能降低调整级的需求，达到节能的目的。三阀式调整模式与常规调整模式相比，三阀式配汽系统在机组高负载和低负载工况下均能得到有效的调整，在此过程中，应注意调整阶段的强度。当机组负载发生突变时，其能耗相对较低，能够通过分摊系统负载来增加机组的运行效率。而且三阀式配汽系统具有良好的循环特性，同时具有很高的瞬间转化效率，能够有效地减少能源消耗。

二、启停优化

汽轮机启动和停机都是由转子的应力改变引起的。在汽轮机正常运转过程中，转子表面的水汽参数会随着时间的推移而上下起伏，这时转子内部就会出现一个不稳定的温度场，导致转子必须长时间地在高温和压力下工作。若操作不当，则会导致启动时的损失很大，从而降低了机组的运行效率和使用寿命。因此，应对汽轮机的启停进行优化。

（一）启动优化

机组的起动过程包括锅炉点火、加热管、冲动转子加速机、并联带负载等。在锅炉点火之前，必须先检查冷却水、润滑油系统和盘车的运行状况，然后启动发动机，将涡轮排出空气，送入轴封，在锅炉内的温度和压力达到一定的时候，就会启动旁通。这一工艺的关键问题是：高压缸和中压缸联合起动时，汽缸内的排汽温度偏高，因此，在起动汽轮机之前，可以将再蒸汽压参数的最高值设定为0.5MPa，这样才能使汽缸的排汽速度达到最大，从而提高汽缸的排汽温度。

（二）作业流程的最佳化

在机组运行工况优化时，应根据机组实际工况的变化，采取“定→滑→定”的方法来调节机组，并在不同的机组负载条件下采取不同的运行模式。在高负载条件下，通过改变流量区域的喷嘴来调整；在负荷较小时，采用定压调整，以保证锅炉的正常工作。

（三）停机优化

停机后，汽轮机组内部的各个部分将逐渐归零，进气量逐渐减少，同时主汽门也将关闭。在此条件下，汽缸内各部件的温度持续下降。根据不同的进蒸汽参数，汽轮机可以划分为两类：滑参数停机和额定参数停机。在机组停机时，机组的各个部分都会产生较大的热损失，从而影响机组的工作效率。而采用滑式停机，既可以提高汽轮机的工作效率，又可以通过预热的方式来发电，从而降低停机时的热损耗。另外，采用滑参数关机时，可以使机组各元件的温度下降，从而有利于进行有效维护和检修工作。

三、密封系统的优化设计

在汽轮机的运行过程中，要减少热损失，提高其节能效果，就需要加强密封结构的优化。气缸密封是汽轮机热消耗最大的关键部件，为了减少热耗，在优化密封系统时，应确保其密封性，保证汽动给水泵的回水畅通，避免水箱进水，从而保证汽动给水泵的安全、稳定工作。在对汽轮机轴密封系统进行优化时，必须对其主要功能有一定的认识。轴密封装置可以阻止外界的气体进入涡轮，避免汽轮机内的高温、高压蒸汽向外泄露，降低了化学补充，从而阻止了高能级的工作介质向低能量状态运动。采用先进的密封技术，可提高机组的热效率，减少燃油消耗，减少生产成本，提高企业的经济效益[2]。

四、裂纹渗漏的优化处理

在集中控制和管理模式下，各装置表面上“有条不紊”地运转，而汽轮机等水力装置却时刻受到来自外界的巨大压力和地震动力的影响。而且，由于汽轮机设备采用的是铸铁材料，在铸造工艺中不能准确地发现铸件中的缺陷。根据这一先决条件，当满载时间的积累，汽轮器外壳的薄弱处会出现砂孔渗漏和裂缝泄漏，从而使整个装置的工作能力不断降低，最终不能正常工作。蒸汽和液压油的泄漏，也使得电厂的安全风险指数呈跃跃性上升，对电厂的安全持续发展构成了巨大的威胁，单靠常规的焊接技术来修补汽轮机外壳的裂缝是不可能的。正确的方法是采用聚合物复合物，进行现场修补。比如，具有高强度、轻质、耐高温、耐腐蚀、绝缘、绝热等特性的火化橡胶就是极具代表性的修补材料。

五、给水泵系统的优化

在对汽轮机进行优化改造以前，所采用的给水泵系统采用电驱动的定速给水，该给水方式能够实现对锅炉给水的调整，但有一些缺点，比如，在低负载工况下，发电机的节流损耗会增大。为此，必须对供水泵系统进行优化和改造。具体的改造方法是根据变动速度、平移泵的特性，对给水系统进行了优化。通过将定速给水泵改为变速给水泵，实现了对供水量的自动控制和调整，从而减少了汽轮机组在低负荷工况下能耗的问题，进而提高了机组的节能效果，确保了电站的整体经济效益。此外，还要对高压供热系统进行调节，主要有两个方面：一是要加强对其进行维修。在高压加热器的使用中，应加强对其的保养，尤其是在其正常使用前，应注意定期的检查，以保证其安全可靠地工作。二是加大对加热器工作水位的检查。在高温加热器的正常使用中，由于其水位的高低直接关系到整个系统的运行效率，所以在正常使用时，应加强对其水位的监控，避免水位过高或过低，从而对电厂的安全造成不利的影响。

六、强化对透平机的全面控制

为了保证机组在集控系统中的安全、有效地工作，必须加强对机组的综合控制。首先，有关部门要对集控系统的运行状况进行详细的分析，加强对机组内部的微机的控制，以保证对机组的内部硬件进行全面的监控和维修；其次，在机组集中控制过程中，必须对机组的总体性能进行强制维修，以保证机组内部的机组能得到充分的管理，并使机组的运行过程更加规范化；同时，加强对电厂集控系统的全过程监控，定期检修，及时有效地解决了机组的各种问题。因此，电厂必须始终将机组的运行参数控制在设计值以内，以减少机组出现故障的概率，从而提高机组的工作效率[3]。

结束语

总之，在电厂运行中，对蒸汽轮机运行进行优化，既能增加经济效益，又能降低能耗。因此，有关人员应结合实际，明确集控运行系统的需要，并吸取大量的改造经验，使其在电厂机组运行中发挥最大的作用。

参考文献

[1]周学宗.电厂集控运行中汽轮机运行优化策略探讨[J].中国石油和化工标准与质量,2021,41(10):48-49.

[2]王文斌,王永明,王波,曹渊.探索电厂集控运行中的汽轮机运行优化策略[J].科技与创新,2020(19):122-123.

[3]李骁.燃煤电厂发电机组集控管理和协调控制系统优化设计研究[J].电工技术,2020(10):60-61+63.