火力发电厂汽轮机组优化运行探讨

【摘要】汽轮机作为火电机组最为重要的组成部分之一，对整个火力发电机组甚至整个火力发电厂运行的安全和经济效益都具有至关重要的作用。在提倡低碳环保、节能增效的今天，如何通过对现有的发电厂汽轮机运行方式改造和升级来提高效率，已是一个非常迫切的任务。本文对现有汽轮机运行方式进行研究，从汽轮机的特点与工作原理出发，对如何优化汽轮机的运行方式进行探讨。

【关键词】汽轮机；运行方式；优化

近年来，国民经济发展迅速，社会电力需求不断提高。而从整体上来看，我国电力结构正发生着显著变化，其电网负荷的昼夜峰谷差值也越来越大，导致火力发电厂中汽轮机组不得不参与到电网的调峰运行。这对火力发电厂当中的汽轮机组运行时间产生可一定的影响，应使其与电网调峰相适应。但是，目前我国运行的汽轮机组为大容量的，其设计原理为基本负荷。在频繁的启停和变负荷运行情况下，也导致汽轮机在热经济性和安全性上出现了明显降低。所以，为了使其运行安全性能和热经济性得到保障，当前发电企业的重点课题应为不断优化目前火力发电厂的汽轮机，以期实现节能增效的作用。

一、汽轮机工作原理分析

1.汽轮机的结构

汽轮机的结构组成包括静止部分和转动部分，也就是静子和转子。静子部分包括汽缸、进汽部分、隔板和静叶栅、汽缸、汽封及轴承等。转子部分包括叶轮、主轴、联轴器和动叶片等。

2. 汽轮机工作原理

汽轮机是利用蒸汽的热能来实现作功的旋转机械，其工作原理主要是基于热能转换为机械能的理论：

2.1 冲动作用原理。

在汽轮机中，从喷嘴流出的高速蒸汽通过该动叶汽道时，其流动方向发生改变，对叶片产生冲动力并推动叶轮转动，作出机械功，即冲动作用原理。

2.2 反动作用原理。

指在汽轮机中，当蒸汽在动叶片构成的汽道内膨胀加速时，汽流必然会对动叶产生一个加速而产生的反动力，以推动叶轮运动并作出机械功。冲动作用原理的特点是汽流在动叶汽道内不膨胀加速，而只是发生方向的改变，而反作用原理的特点是汽流在动叶汽道内部件会出现方向的改变，而且还进行膨胀加速。

二、目前我国火力发电厂汽轮机运行状态

我国的火力发电厂汽轮机应用始于上世纪50年代，60至70年代各汽轮机厂都曾研制生产过燃气轮机。但随着国家能源结构调整，天然气供应不足，燃气轮机研制在逐步失去市场。近lO年来，随着国家能源战略的调整，燃气轮机才重新步人发展的快车道，并采取以市场换技术的方式，逐步实现汽轮机国产化。不少火力发电厂近年来在运行机组逐渐老化的形势下，纷纷借助绩效管理系统，完善点检定修，从而提高设备的精密把脉率，强化状态监测、故障诊断及劣化分析，及时处理设备的突发状况；同时积极开展提高辅机、输煤设备可靠性管理水平，在火电机组节能减排标准越来越高的现状下，加强设备维护，加大设备技改，杜绝汽轮机机组“带病运行”，增强安全隐患整改的及时性。

三、优化火力发电厂汽轮机运行

3.1回热加热器的优化

实际上，正常运行回热加热器对火电机组具有重要的意义，相比原系统来说，新系统的工作效率明显要高。而就能级来看，汽轮机的各级抽汽均是具有差别的。在此种状况下，抽汽压力越高，则此级抽汽返回汽轮机时将或作出更多的功。相应地，其能力和能级均将增高。汽轮机可利用其回热系统，使其在汽油机内的做功效率得到一定程度的增强。由此产生的影响主要包括以下几点第一，加热器的上端差的变化；第二，加热器的下端差的变化；第三，抽汽压损的变化。而优化后的新系统，则能使汽轮机能更好地运行，井将其可能存在的个体差设计在合理范围内。

3.2给水泵的优化

电动给水泵原有的运行方式是定速给水泵方式，定建给水泵的运行依靠的是锅炉给水阀门的调节，这种调节方式的缺点就是当机组运行于低负荷时，阀门的节流损失比较的大。而优化的变速给水泵的特点就是依靠变动转速、平移泵的特性曲线来实现的，这种给水泵相对于定速给水泵来说有着非常明显的优势，其优点在于不用给水调节阀改变积水流量，特别是在低负荷运行时，其节能的效果非常的显著，同时这种方式可以有效的改善气动泵组的运行经济性。

3.3循环水泵匹配方式的优化

汽轮机组凝汽器在以下几方面需特定：1.冷却面积；2.清洁度；3.严密性。在某一负荷条件下，凝汽器压力的获取与循环冰的温度和流量有重大关系。如果循环水的温度不同，那么其流量也将会出现―定的差别，对于循环水泵的运行也起到了一定程度的决定作用。故在开展优化实验之际，应将循环水泵及叶片的角度进行调整，接着，再测量循环，水泵的流基和功耗，以实现循环水泵的最佳配置。

3.4凝汽器真空抽气系统的优化

在电厂机组构成中，其中凝汽器真空抽气系统是十分关键的部分，对机组的正常运行具有十分关键的作用。传统的凝汽器真实系统存在着较大的故障率，漏气现象时常发生，从而导致水环真空泵过载，破坏机组设备。而利用优化改造来使凝汽器内部保持真空的状态。这对于机组运行的经济性起到了非常好的效果，有效的提高了热力循环的效率，实现了节能增效的目的。

3.5汽轮机背压的优化

背压属于排汽压力（汽轮机的），背压一旦发生变化，即将影响汽轮机组的各种参数，尤其是机组的热损耗及机组出力，与此同时，还会在一定程度上影响这整个机组的煤耗量。背压参数值主要由以下三个参数决定第一，机组负荷；第二，循环水温度；第三，流量所。为了使背压值增加和循环水泵耗能增加之间的关系能更加确定，可应运用机组净出力法于优化实验当中。主要要过程即在不同的负荷下，使凝汽器的背压值发生改变，井对机组所增加的功率进行测量，井以目前循环水泵耗能情况为基础，得出最佳的汽轮机组的背压。

3.6通过性能及能耗诊断试验优化运行

随着近几年我国火力发电厂对机组经济指标进行严格管控，并加大节能减排力度，针对汽轮机检修，对机组进行修前设备状态评估。为实现节能减排目标，更好地完成检修工作任务，火力发电厂对按美国ASME 标准进行三阀全开、600 Mw、500 Mw、400 Mw、300 Mw 负荷时机组效率试验及100 %负荷汽水损失率试验。另外，为了评估高中压缸过桥的汽封漏量，同时还进行了三阀全开影响系数法试验。通过性能及能耗诊断试验，为火力发电厂为机组检修、设备改造和节能减排提供了依据。

3.7加紧汽轮机优化运行专业人才的培养

要正确定位现阶段我国火力发电厂汽轮机的发展水平，提高火力发电厂汽轮机优化运行水平，加紧汽轮机优化运行专业人才的培养，建立一支稳定的人才队伍。在新产品研发过程中，总结地热机组应用纯低温余热发电技术的运行经验，积极引进全三维技术、电调（DEH）技术、补汽控制技术等国际最新的汽轮机技术。现已成功研制了水泥窑纯低温余热发电系列汽轮机。

3.8创新发展，重点突破核心技术

要加快汽轮机发展速度，进行跨越式发展，就要引进、消化、创新联动，重点突破核心技术，包括金属材料冶炼制造、叶片喷嘴加工技术、大型部件热处理、大型部件复合总成、计算机控制、检测仪表，也包括能源综合技术、热电联供技术、燃气蒸汽循环技术、振动测试分析等。

四、结束语

火力发电厂优化汽轮机运行，从而提高资源利用率，降低单位产品污染物排放量，对节约能源、减轻大气污染、保护环境十分有利，工程效益也十分明显。在实现火力发电厂汽轮机的优化运行过程中，应结合实际生产和汽轮机运行现状，在确保安全的同时，从运行角度出发，从而有针对性的对汽轮机在运行方式和参数上的调整，以实现提高汽轮机运行经济性和降低机组供电耗煤的目的。我国能源面临着严重的紧缺状态，在这种情况下，电力行业加快对汽轮机运行效率的提高具有迫切性，所以需要利用优化、改造及升级等相关措施，来确保汽轮机效率的提高，实现能源的高效利用。