火力发电厂汽轮机的优化运行策略的探讨

火力发电厂汽轮机的优化运行策略的探讨

胥志超

（山东电力建设第三工程公司山东青岛266100）

摘要：汽轮机作为火电厂生产系统的重要组成部分，为提高其运行稳定性与可靠性，需要结合其结构特点，对其各子系统进行优化，降低各项因素的影响，减少各类故障的产生，提高设备运行综合效率。

关键词：火力发电厂；原理；优化运行策略

引言

从当前我国一些火力发电厂中汽轮机使用情况来看，汽轮机运行存在一些问题，导致其运行效果不佳，相应火力发电厂的发电量减少，降低火力发电厂的经济效益，甚至会威胁火力发电厂的安全性。因此，优化火力发电厂汽轮机，使其高效、稳定、安全运行至关重要。

一、火电厂汽轮机运行原理分析

汽轮机为旋转式动力机械，能够利用环形配置喷嘴与动叶将锅炉系统产生的蒸汽热能转化为机械能，设备运行过程中，可以利用多种方式来实现能量的转化，相应的不同方设备运行原理也存在一定差异。火电厂生产常用汽轮机主要包括单级汽轮机与多级汽轮机两种，而以蒸汽能量值为依据则可以划分为速度级、反动级与冲动级三种。其中，速度级运行时通过两列动叶，多次对蒸汽在喷嘴处膨胀动能进行利用。反动级蒸汽膨胀位置为动叶与静叶流道，促进蒸汽动叶流道速度加快，具有更高的流动性能。冲动级运行时，蒸汽在喷嘴位置膨胀，使得喷嘴流道截面积减小，流动速度加快。对于三种形式，在处于相同运行条件时，双列速度级中6～8个反动级与3～4个冲动级做功相等。为提高汽轮机运行效率，在设计生产系统时，尽量不要选择多级汽轮机，在蒸汽等熵焓降大于一般冲动级或者反动级所能利用限度情况下，应选择一个速度级。

二、火力发电厂汽轮机运行优化

1、回热加热器的优化

回热加热器对火电机组的正常运行有着重要作用，新型的系统较之原有系统有着更高的效率。优化的汽轮机的各级抽汽存在能级的差别。这种情况下，只要抽汽的压力越高那么该级抽汽返回汽轮机时做的功就会越多，能力就越强，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效率。其影响主要表现在加热器的上端差、下端差和抽汽压损的变化上。新型的优化系统能够使汽轮机更加优化的运行，因为其端差尽可能的接近设计值的合理的运行范围。

2、滑、定压的运行参数优化

依据热力循环理论并经过实践可以证明，为了有良好的经济性，在正常负荷或较高负荷工作时，汽轮机组应采用定压方式。其主要原因是：第一，致使整个汽轮机组都具有较高的运行效率的原因是机组的运行参数逼近设计值；第二，有较小的进汽节流损失和有大开度的主蒸汽调节阀。为实现最优化，必须选择好定、滑压的参数。为了能确定更为合理、经济的运行曲线，可以对汽轮机不同主蒸汽参数进行详细分析，以便为汽轮机最优工作方式提供依据。在实际实验中，应在以下几个方面着重作出努力：

第一，为了得到机组在任何范围内的最优工作方式，在各种负荷状况中，对滑压参数和定压参数开展经济性的比较与分析；第二，于负荷转折点上，处理好定滑定运行方式的最优选择；第三，对应各负荷点高压主汽调门的开度和主蒸汽压力的各负荷点进行明确。

3、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，循环水流量。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。主要过程即在不同的负荷下，使凝汽器的背压值发生改变，并对机组所增加的功率进行测量，并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。

4、循环水泵的优化

当机组负荷和冷却水温一定时，当循环水流量发生改变时，凝汽器压力也会随之出现变化，这样在循环水流量变化时则会对循环水泵的功耗产生直接的影响，当循环水流量增加时，则凝汽器压力会减小，而机组的出力增加，但循环水泵的功耗也会出现增加，但当循环水流量增加太多时，循环水泵的功耗增加而将机组出力的增加值抵消。所以在循环水流量增加的情况下，机组的出力增加值与循环水泵耗功增加值的差为最大时的凝汽器运行压力，当前凝汽器运行压力处于最佳运行压力时，则循环水泵运行方式也会处于最佳的水平。

在汽轮机运行过程中，通常情况下排汽量由外界负荷决定，具有不可调节性，所以可以通过对冷却水量的改变来实现对冷却水温升的控制。汽轮机冷却水量的多少由循环水泵的容量和运行台数决定，当冷却水量增加时，其排汽压力则会降低，这样汽轮机的发出功率则会增加。一台汽轮机，当其蒸汽在末级时会存在极限膨胀压力，这时排汽压力低于该值时，则会导致膨胀不足损失发生，汽轮机的功率则不会增加，同时其凝结水温还会出现降低，从而导致机组功率减小。在这种情况下，则需要尽可能的确保凝汽器处于最佳真空作用状态下，这样才能确保实现对循环水泵的优化。

5、凝汽器的冬季防冻优化

首先，在任何情况下都要保证空冷岛的每个排散热器端部小门和冷却单元的隔离门都在关闭状态。一旦温度低于3℃时，空冷机组的运行背压必须要≥9.0kPa。如果冬季出现大风气候，运行人员应该适当的增加机组负荷或者提高运行背压来防止大风天气带来的降温，避免散热器热量分布不均所造成的管束冻结。

其次，运行期间的机组在任何情况下它的负荷都不能低于不同环境温度下所对应的最低出力。另外，应该加强空冷岛各散热管束表面温度偏差的检查测量。单个散热管束的表面温度不能小于15℃，如果温度低于15℃，应该降低风机的转速或增加机组负荷。

结语

近些年，随着社会的不断进步，经济建设的迅猛发展，对电力、水力等能源的需求也越来越大，就需要我们从根本上，提高能源转换效率和经济效益。因此优化汽轮机机组运行方式，最大限度的充分利用能源，提高能源的转换效率，具有十分重要的意义。

参考文献：

[1]冯福祥.火力发电厂汽轮机运行管理与优化[J].科技视界.2015（35）：97.

[2]周林林.论火力发电厂汽轮机的优化运行[J].科技与企业，2014（9）.

[3]张轩，奚家硕.火力发电厂汽轮机的优化运行对策浅议[J].电子制作，2015（5）.

[4]李猛，轩海山.论火力发电厂汽轮机的优化运行[J].城市建设理论研究（电子版），2015（6）.