试析火力发电厂汽轮机优化运行.pdf

经验交流 建筑建材装饰 150 试析火力发电厂汽轮机优化运行 张连壮 1 孙境泽2 （1.山东电力建设第一工程公司，山东济南 250100；2.吉林松花江热电有限公司，吉林吉林 132000） 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。 关键词：汽轮机；汽轮机；优化运行 中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：16743024（2016）0315002 前言 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。 1 火电厂汽轮机系统概述 1.1 火力发电厂中汽轮机系统的基础特点 汽轮机在火力发电厂中主要负责为整体发电系统提供蒸 汽，由其热能转换为机械能，由此可见发电机所需机械能主要 取自于蒸汽。现阶段火力发电厂中常用的汽轮机系统主要具有 以下四点特征： （1）汽轮机能够采用不同廉价材料，具有较高 的热经济性； （2）由于汽轮机的运行过程较为平稳，能够大大 降低事故发生率； （3）因为汽轮机包含在回旋范围之内，所以 能够满足联系性工作要求，这也导致其具有较大功率； （4）汽 轮机在运行过程中会产生大量热效率，突出体现在供热机组和 凝汽式汽轮机组。 1.2 火电厂汽轮机的工作原理 汽轮机作为火力发电厂运行中重要的设备，其属于旋转式 动力机械，可以将锅炉传递过来的蒸汽经过环形配置的喷嘴和 动叶，从而使蒸汽的热能接化为机械能。在汽轮机工作中，以 不同形式进行能量的转化，则运行时的工作原理也各不相同。 如果按照汽轮机的结构不同可将汽轮机分为单级汽轮机和多级 汽轮机。汽轮机的级通常会根据蒸汽能量值在汽轮机内转换为 机械能的方式来将其分为三种，即速度级、冲动级及反动级。 速度级通常情况下是利用两列动叶，然后对蒸汽在喷嘴处膨胀 的动能分几次来进行利用；冲动级是指蒸汽在喷嘴处膨胀的速 度来使喷嘴流道截面积逐渐减小， 从而使蒸汽的流动速度加快。 而反动级则是蒸汽在动叶和静叶的流道中发生膨胀，从而导致 蒸汽在动叶的流道中速度加快，流动性能提高。如果从做功能 力进行比较，则在相同条件下， 双列速度级会 6 8 个反动级 或 3 4 个冲级的做功能力是相等的。 所以在机组中不建议采 用多级汽轮机的情况下，则在蒸汽的等熵焓降大于一般的冲动 级或反动级所能有效利用的限度时采用一个速度级，这是最佳 的策略，不仅高效而且实现了节能的目的。对于等熵焓降的利 用，在单级汽轮机上所能利用的较少，通常情况下为了实现对 熵焓降的有效利用，则宜采用多级汽轮机。而且多级汽轮机在 工作中具有显著的特点，首先即是其在上级的余速损失可以在 下一级中再一次得到有效的利用，达到降能的目的，其次是运 行时各级等熵焓降之各大于整个汽轮机的等熵焓降，而且两者 之间的比值大于 1。所以在实际运行中，多级汽轮机总的内效 率与各级平均内效率相比是具有一定优势的。 2 火力发电厂汽轮机运行现状 汽轮机组的运行效率和运行时的经济性能，通过汽轮机组 的设计、制造和安装都有一定的改善作用，但在实际汽轮机组 运行时，则存在着诸多问题使机组运行的经济性受到影响。汽 轮机组运行时如果各项指标都处于额定的范围内，则不会对机 组的经济运行带来较大的影响，一旦各项运行指标都高于额定 的参数，则会给机组的运行带来安全隐患，如回热加热器、散 热损失和给水部分旁路漏流等，都无法满足机组正常的运行要 求。因为当回热加热器出现问题时，极易导致事故的发生，而 旁路门关闭不严时还会导致泄漏，使加热器进水时会走旁路， 有效的降低了机组的热经济性能。而当加热器上端差增大时， 出水的温度则会降低，从而使本级的抽汽量锐减，而高一级的 抽汽量则会增加。而当加热器下端差增大时，情况则会相反。 而切除加热器后，水泵的给水温度则会与正常给水温度存在着 较大的差距，这样就会导致循环时平均吸热温度降低，从而降 低循环效率。对于加热器旁路泄漏的问题，如果泄漏量较大， 则所给运行的经济性带来的影响也较大。目前很多加热器进行 疏水时都会采用疏水泵来进行切换，这就需要准备备用的疏水 泵，否则当疏水泵发生故障时，则会导致疏水直接排入到凝汽 器内，导致故障的发生，使机组无法正常运行。 3 优化火力发电厂汽轮机运行 3.1 回热加热器的优化 回热加热器火电机组的正常运转有着重要作用，新式的系 统较之原有系统有着更高的功率。优化的汽轮机的各级抽汽存 在能级的不一样。这种情况下，只需抽汽的压力越高那么改级 抽汽返回汽轮机时做的功就会越多。才干就越强，能级也就会 越高。 汽轮机的回热系统可以增强抽汽在汽油机内的做功功率. 其影响首要表如今加热器的上端差、下端差和抽汽压损的改动 上。新式的优化系统可以是汽轮机更加优化的运转，由于其具 有一个端差的尽可能的挨近计划值的合理的运转规划。 3.2 给水泵的优化 电动给水泵原有的运行方法是定速给水泵方法，定速给水 经验交流 建筑建材装饰 151 泵的运行依托的是锅炉给水阀门的调理，这种调理方法的缺陷 即是当机组运行于低负荷时，阀门的节省损失对比的大。而优 化的变速给水泵的特色即是依托变动转速、平移泵的特性曲线 来完成的，这种给水泵相对于定速给水泵来说有着十分显着的 优势，其优点在于不用给水调理阀改动给水流量，特别是在低 负荷运行时，其节能的作用十分的显着，一起这种方法能够有 用的改进气动泵组的运行经济性。因我厂运用的是电动液力耦 合式给水泵，出于归纳考虑，未进行变频优化。但对两台机组 的 4 台凝聚泵进行了变频优化，一台机的两台凝聚泵运用一组 变频设备，通常一台变频运行，另一台工频备用，运行泵遇有 毛病，能够立即工频发动备用泵，既不影响机组安全运行，又 降低了优化成本。经长期运行调查，节能作用显着。 3.3 凝汽器真空抽气体系的优化 凝汽器真空抽气体系是火电机组的重要组成部分，凝汽器 真空抽气体系对火电机组正常的运行有着重要的影响。原有的 抽气体系设备毛病几率对比的大，一起当真空体系漏气量对比 的大时，会在一定程度上出现水环真空泵过载的表象，使机组 遭到破坏。经过使凝聚器内部坚持真空的状况的优化方法来有 用的进步机组的经济运行性能。优化的体系因为具有进步电厂 热力循环功率等各种特色，因而也得到了对比广泛的使用。 3.4 轴封体系的优化 汽轮机的轴端汽封又名汽轮机轴封，其作用是避免外界空 气进入汽轮机，与汽轮机内的蒸汽混合，减小蒸汽泄漏量，然 后减小化学补水量和避免高能位的工作介质向低能位活动。作 为汽轮机的易损件和必备部件，汽轮机的轴封的漏汽丢失约占 内部丢失的 1/3 摆布。近年跟着汽轮机密封技术的不断发展， 汽轮机运行的安全可靠性和机组热功率都得到相应改进，有用 的提高机组热功率，减小燃料耗量，改进了电厂的经济性。 4 结束语 综上所述，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。 参考文献： 1周林林.论火力发电厂汽轮机的优化运行J.科技与企 业,2014（09） ：283-284. 2邓甜甜.火力发电厂汽轮机的优化运行思考J.科技创 新导报,2013（26） ：49. 3徐杰彦.火力发电厂机组优化运行与辅机节能改造研究 J.南京：东南大学，2010. （上接第 149 页） 在检测中仍然存在着定性分析与定量分析： 3.1 定性分析 光度检测器主要通过富含氢气的火焰进而分解了相应的有 机物，使其形成了激发态的分子结构，而当其经历外界环境转 变进而转换成为基态时，可以发射出较为固定波长的光 3。由 于其为分子激发后形成的发射光谱，也同样属于光度法中的分 子发射检测器。可以说在实际中，硫、磷、氮、砷、氯几种元 素可通过燃烧发射出不同的特征光谱，光谱之中不同的光路发 射出的光波长同样不同，继而分析光谱可得出不同的光所代表 的具体特性不同，进而可以对不同元素采取相应的定性分析。 实际的操作中，因为收集了较多种类的光谱数据，所以可以根 据光谱分析定性，进而可有效区分不同元素的组成，改善了传 统方法中可能存在的性能误区，进而带来的误差。 3.2 定量分析 传统的火焰光度法中，其受到诸多条件的制约，也就是说 当火焰条件、气流条件以及化合物种类的不同都有可能造成发 光强度的差别较大，很容易带来误差，相应的变化带来定量分 析错误方向，故实际操作中，需要控制氢气的比例。 当光电倍增管首次应用于光谱线强度测定时，其建立分析 物浓度和电压之间的联系，改善了最初的内标法光谱定量分析 的局限性，并且帮助火焰光度法上升至新的高度 4。通过不断 的试验发现，各物质在一定的浓度范围内，可以发现特征波长 与发光强度的定量关系，进而在试验中可以实现定量分析。在 实验中，通常会收到火焰条件、操作条件以及浓度的影响，特 别是当化合物的浓度较大时，用单一的表达式表达其中关系往 往不能明确而又清晰的表达其中关系，在实际的表达过程中， 通常采取定量曲线表达，当然曲线的制作仍然需要依靠根据实 际情况进行。而且通常实验中，影响光谱强度的因素较多，故 在定量分析中，应该严密控制实验条件，保证其与曲线所表达 的条件一致， 同样属于在试验中需要完成火焰控制的主要原因。 而且不同元素的发光强度同样受到自身性质的制约，其导致了 不同物质的最低检测限不同。全谱火焰光度法改善了传统的火 焰光度法，实现了多种元素的定性定量分析。 光谱模式是多元素同步检测的基础，可以说元素检测完全 是建立于该项研究之上。实际中，不同元素的灵敏度存在不同 特性，故光谱位置检测时同样难以精确判断，故仍然应该加强 此方面的工作，实现模式识别 5。 4 总结 综上所述，文中分析了全谱火焰光度法的具体方法，并且 分析了其中的定量分析和定性分析，望为现代的检测事业带来 帮助。 参考文献： 1丁志军，王普红，李志军等. 全谱火焰光度法检测硫、 磷、 氮、 砷、 氯元素J. 光谱学与光谱分析， 2015 （7） ： 2025-2028 2 郑三燕，吴俊，林少美. 气相色谱-质谱、气相色谱- 火焰光度、气相色谱-氮磷 3 种检测器