1概述

汽輪機也稱蒸汽透平發(fā)動機,是一個能夠旋轉式發(fā)電的蒸汽式動力裝置。在運行過程中,極高溫度的水蒸氣通過高氣壓控制直接穿過固定噴嘴,形成一道高速氣流,噴射到葉片上,促使葉片按照固定方向快速旋轉,確保汽輪機的正常運行。汽輪機的出現(xiàn)與使用,極大程度上減少了能源的直接消耗,減輕了國家能源儲備壓力,但該設備運行仍存在一定基礎能耗,只是相對其他發(fā)動機能耗較低。

從當前電廠總體發(fā)展情況來看,汽輪機裝置完善但運行狀態(tài)差,導致電廠存在安全隱患,生產(chǎn)效率降低。為了減少能源消耗,提升汽輪機運行效率,提出了通過采用優(yōu)化汽輪機輔機工作方式,完善汽輪機啟停操作,改進汽輪機配汽程序的方式,完善汽輪機運行措施,提高發(fā)電效率,消除安全隱患,滿足當前電廠發(fā)展要求,同時為冶金工業(yè)、化學工業(yè)、船舶運輸行業(yè)的汽輪機運行優(yōu)化提供思路。

2電廠集控運行汽輪機運行優(yōu)化措施

汽輪機組運行效率和運行時的經(jīng)濟性能,通過汽輪機組設計、制造和安裝有了一定的改善,但在實際汽輪機組運行時,存在諸多問題使機組運行經(jīng)濟性受到影響。汽輪機組運行時如果各項指標都處于額定范圍內(nèi),則不會對機組經(jīng)濟運行帶來較大影響,一旦各項運行指標都高于額定參數(shù),則會給機組運行帶來安全隱患,如回熱加熱器、散熱損失和給水部分旁路漏流等,都無法滿足機組正常運行要求。

當前使用的汽輪機具有功率大、效率高、使用壽命長等優(yōu)點。按照壓力和溫度不同,將汽輪機類型劃分為以下7種,如表1所示。

表1汽輪機的類型與參數(shù)

根據(jù)汽輪機類型的不同,發(fā)現(xiàn)其適用于電廠發(fā)電的高溫運行環(huán)境,并以此為基礎,提出優(yōu)化汽輪機運行的具體措施。

2.1優(yōu)化汽輪機輔機工作方式

汽輪機輔機工作方式優(yōu)化中,主要從汽輪機自身結構進行優(yōu)化。當汽輪機處于運行狀態(tài)時,會有很多輔機幫助此設備運行,而現(xiàn)使用的部分輔機存在功率大、運行效率不定、能耗多的問題,直接影響汽輪機運行效率,因此需要優(yōu)化汽輪機輔機工作方式,使其在功率大的情況下降低能耗,提高運行效率,讓汽輪機以低消耗、高效率的運行方式工作。針對電廠集控運行汽輪機所用的重要輔機功率大、電耗高等問題,執(zhí)行下述優(yōu)化步驟:

改變控制大功率輔機內(nèi)變頻器的控制程序,重新設定電廠內(nèi)循環(huán)泵、凝結水泵以及大功率電動給水泵等設備的運行程序,將這些設備從工頻運行模式調(diào)整為變頻運行模式,以此完善大功率輔機的有效控制。針對能源消耗較大的問題,緩解控制系統(tǒng)母管的運行壓力,提升設備運行安全程度的同時提高運行效率。根據(jù)電廠緊急運行狀態(tài)下,對備用輔機設備安全性和可靠性的要求,保留1臺備用機,維持在原有的工頻運行狀態(tài)。

2.2完善汽輪機啟停操作

在電廠集控運行汽輪機時,通常將汽輪機從工作狀態(tài)轉變?yōu)榇龣C狀態(tài),再由待機狀態(tài)恢復到工作狀態(tài),這一系列啟停操作,會直接影響汽輪機工作效率,縮短使用年限,因此電廠需要在保障汽輪機工作效率及使用壽命的前提下,通過完善啟停方式,優(yōu)化汽輪機的啟停操作,實現(xiàn)新技術應用下的設備啟停。

系統(tǒng)完善汽輪機的啟動過程,需以壓力啟動原理為基礎,結合當前高壓缸、中壓缸聯(lián)合啟動方式。點火并開啟供暖運行后,依照轉子裝置的運行特點,提高汽輪機結構中暖機的運行速度。需要注意的是,優(yōu)化后的汽輪機輔機在使用前仍然需要進行巡檢,如設備中的循環(huán)水量與溫度、設備的潤滑狀態(tài)等項目,保證設備工作環(huán)境穩(wěn)定,讓汽輪機隨時進入待啟動階段。在上述操作步驟中,如果高壓閥內(nèi)存在氣體溫度過高的情況,則需要對設備進行降溫處理,如及時打開高壓排氣逆止門,增大缸體內(nèi)氣體的通流量等都可以有效地降低設備溫度。

為了使汽輪機穩(wěn)定運行,應嚴格遵守汽輪機停機操作流程。當汽輪機需要停止運行時,按下暫停按鈕,汽輪機將自動降低葉輪旋轉速度,直至設備完全停止運行。在此過程中,設備內(nèi)進氣量會逐漸降低,主氣閥門會以漸進方式關閉,設備溫度持續(xù)下降。操作人員根據(jù)操作步驟,重新設定集控運行系統(tǒng)中控制單元內(nèi)的參數(shù)值,避免設備在停止運行過程中損耗自身元器件。在此環(huán)節(jié)可以將鍋爐機組余熱作為能源供給發(fā)電,由此可以看出通過輔助汽輪機組構件降溫、減少能源資源消耗,實現(xiàn)更加環(huán)保的汽輪機啟停操作。

2.3改進汽輪機配汽程序

為應對電廠集控狀態(tài)下,因汽輪機所受負荷突發(fā)變化導致的能量損失過大問題,對汽輪機配汽程序加以改進,通過改進配汽調(diào)配方式,優(yōu)化汽輪機運行能力。原有的復合型配汽方式,在汽輪機啟動過程中,其配汽程序由低負載時的單閥門調(diào)節(jié)方式,逐漸轉變?yōu)楦哓撦d時的順序閥調(diào)節(jié)方式。此次改進汽輪機啟動過程,將單閥門的配汽調(diào)節(jié)方式,轉換成順序閥的調(diào)節(jié)方式,再由此方式轉變回單閥門的調(diào)節(jié)方式,實現(xiàn)對原有調(diào)節(jié)方式的三段式配汽程序改進。更改后的配汽程序可以在配汽過程中起到更好的負荷優(yōu)化作用,使汽輪機在低負荷運行過程中,損失能量更低,消耗資源更少,使汽輪機工作效率更高。但在改進調(diào)節(jié)閥時,必須準確校對調(diào)節(jié)級大小,確保汽輪機正常配汽運轉。改進配汽程序后的汽輪機,通過三段式配汽調(diào)配方式,可以更有效地分擔負荷,展現(xiàn)比復合型配汽更好的流通能力,更加圓滑地改變負荷運行方式,降低系統(tǒng)轉變時的壓力和負擔,提升配汽系統(tǒng)瞬時轉換能力,進而實現(xiàn)滑壓運行曲線的優(yōu)化,有效降低能量損失。

3結語

在社會飛速發(fā)展的當下,人們對能源資源的需求量也逐漸增大,電力行業(yè)只有不斷優(yōu)化技術、改進設備,才能在節(jié)約能源的同時提高電廠自身的發(fā)電能力和發(fā)電效率。此次研究通過淺析汽輪機各項功能、結構,實現(xiàn)對汽輪機的總體運行優(yōu)化,使汽輪機在高效運行的同時,降低能源消耗量,提高電廠供電安全性。