火电厂汽轮机驱动给水泵节能研究

火电厂汽轮机驱动给水泵节能研究

李勇

国家电投集团河南电力有限公司技术信息中心，河南省郑州市，450000

摘要：随着我国社会经济的不断发展，在火电厂项目中，汽轮机驱动给水泵是一类重要的生产设备，其运行工况与火电厂的经济效益、电力生产稳定性密切相关。随着节能减排理念的提出，汽轮机驱动给水泵节能迫在眉睫。为改善节能效果，降低火电厂碳排放量，要重视汽轮机驱动给水泵的节能改造，为火电厂带来更多经济效益和环保效益。

关键词：火电厂；汽轮机；驱动给水泵；节能研究

引言

给水泵汽轮机是火力发电厂中驱动给水泵的汽轮机，是电厂热力循环系统的主要部件之一，在电力安全生产领域，其安全可靠的运行直接影响着整个电厂设备的正常运行。为了提高汽轮机组的暖机效率、降低能耗，从汽轮机的调节汽门、控制机构等入手，对其暖机过程和甩负荷过程进行了分析，确定了阀门函数不合理、DEH转速控制逻辑和旁路阀门特性匹配性差是影响汽轮机组运行经济性和效率的关键因素。因此，针对性地提出了一种在DEH转速控制模式下的变阀位函数优化方案，为汽轮机组的节能运行控制提供了依据。

1火电厂汽轮机驱动给水泵工作原理

火电厂生产需要持续消耗煤炭等燃料，利用燃料燃烧期间所释放热能在锅炉内形成高温高压蒸汽，再将蒸汽引入汽轮机内部。蒸汽的热能转换为机械能，带动汽轮机运转，最终把机械能转化形成给水泵流量。同时，汽轮机主汽阀等部件具备可调节性质，通过调节阀门开度来控制蒸汽进入速度、转子旋转速度与给水泵流量值。工作人员根据实时负荷状态、环境变化灵活调节汽轮机驱动给水泵的运行工况，始终保持水压稳定，持续供应电力。火力发电厂集控运行的汽轮机可以分为脉冲型和反向型两种。在脉冲装置中，由于大量的水蒸气进入气流通道，产生了驱动动力，带动叶片的转动。蒸气膨胀后，叶片的转速会增加，整个机组的运转速率也会随之增加。该装置在运转过程中会产生大量的水蒸气，从而在气流中产生叶片反应，加快叶片的转动，提高机组的工作效率。汽轮机口内的水蒸气是一种膨胀的过程，其流动方向是连续的，它会直接影响叶片的转速和整个机组的运转。

2汽轮机节能影响因素分析

（1）汽轮机自身的老化，是导致能耗效率过低的重要原因。无论是机体老化变形，还是使用过程中产生的腐蚀以及漏气等问题，都是节能的重要敌人。（2）在展开对于汽轮机调节的时候，有时候会对其运行过程中的诸多情况和细节考虑不足，从而造成具体在工作中所产生的的负荷与计划设计偏差较大，参数也会存在差异，导致汽轮机无法在最优状态之下运行。（3）则是汽轮机水冷凝器在真空和冷却方面要求比较高，从而成为电厂能耗需求的一个重要部分。尤其是考虑到冷凝设备的运行效率本身会受到外界环境的影响，不仅仅外部环境的温度会影响到冷凝设备能耗，其他诸如工作过程中所导致的冷凝水中的溶氧等细节，同样也会成为影响汽轮机热量传输的重要影响因素。明确了造成能耗的几个主要原因，进一步落实到汽轮机工作方面，考察汽轮机运行过程中的哪些因素，会成为导致整个工作系统能耗增加、效率降低的根源所在。只有明确了这些细节问题，才有可能通过日常的运维来对汽轮机的工作进行提升，并且最终实现发电体系效率的提升。汽轮机主蒸汽压力和温度，作为汽轮机运行的主要指标，同样也是关系到节能的重要因素。

3电厂集控运行汽轮机运行存在的问题

3.1汽轮机的蒸汽分配方式对能耗有很大影响

当前，汽轮机的配汽方式多为复合，为了确保机组的高效运转，在各个阶段都要采取不同的方法。在高负载时，采用连续阀作为动力源，其工作效率比较高。在汽轮机起动和低载工况下，汽轮机的工作方式多为单阀。但是，在机组启动、低负载时，其工作效率比较低下，且能量损耗比较大。

3.2裂缝泄漏

在集控运行的操作管理模式下，各装置的工作看似有序，而像汽轮机这样的水力装置却始终承受着很大的外压和振动。另外，涡轮机的浇铸材料为铸铁，所以，铸造技术不能精确地检测出全部的铸件缺陷。在此基础上，汽轮机外壳在满载过程中会逐渐产生砂眼渗漏、裂缝渗漏，从而使整个机组的性能不断降低，甚至彻底报废。

4火电厂汽轮机驱动给水泵的节能改造措施

4.1调整喷管面积

汽轮机驱动给水泵效果主要取决于主机抽汽参数和喷管面积富裕度。在火电机组运行期间，如果主机抽汽参数下降，小汽轮机受限于喷管面积，无法提供充足的蒸汽量来驱动给水泵运转，给水泵未达到标准给水负荷导致火电厂热效率降低。为预防此类问题发生，工作人员需要调查分析现有小汽轮机的喷管面积，判断首级喷管面积富裕度是否达标，适当增加喷管面积或增加给水泵汽轮机喷嘴面积。在汽轮机驱动给水泵期间，如果主机抽汽参数无法维持40%的额定负荷，那么小汽轮机需要同步增加供汽量，始终维持给水泵的额定给水负荷。

4.2汽轮机暖机阶段控制方案优化

汽轮机组在启动阶段暖机速度慢、能量消耗大，主要是和启动阶段转速低、所需的动能较少有关。特别是对于有高、中压缸联合启动的机组来说，其能量还分散在2个缸体，因此这种暖机速度慢、能量消耗大的问题会更突出。通过对现有控制系统阀位函数的分析，在进行暖机阶段，系统的汽门开度约为调门开度的30%。这无法适应暖机初期主汽门预启阀初期进气量极小的情况，而且也没有考虑高、中压缸壁后不同情况下对加热能量的需求不同，再加上厂家所推荐的再热蒸汽参数较高，使中压缸内的进气量大、高压缸内进气量少的情况进一步加剧。在高压主汽阀位函数和中压调节阀位函数上的修正值，实现对阀门阀位函数的在线实时修正。该技术能够使暖机能量进行集中，从而达到快速加热缸体的目的。

4.3凝汽器的维护

凝汽器的稳定运行，是保证汽轮机组正常工作展开的重要根基所在，实际工作中，必须面向凝汽器展开对应的维护，及时发现问题并且进行排除，才能为汽轮机节能铺平道路。对于凝汽器的运维而言，首先，要加强对于凝汽器的检查，考察其是否存在泄漏，确保汽轮机组件密闭特征。除此以外，凝汽器管道在使用的过程中会不可避免地产生水垢，这同样是影响汽轮机有效运行的不良影响因素。针对这一问题，维护人员同样需要定期加强对于凝汽器管道水垢的清理，避免水垢堆积。在汽轮机机组运行的时候，如果凝汽器的真空太低，汽轮机轴承就会承受额外压力并且进一步导致凝汽器的水位提升，进一步成为汽轮机机组正常运行的阻碍力量。

结语

随着社会的进步，人们对能源的需求也越来越大。加强汽轮机驱动给水泵系统的节能改造，是打造低碳环保火电厂项目的重要内容。电厂是我国目前最主要的能源基地，必须持续地提高其发电效率和发电容量。尽管在汽轮机实际应用中仍有许多问题，但若能有效地进行解决，将会大大延长汽轮机的寿命，降低机组的运行事故，也能提高汽轮机的发电效能，增加经济效益。同时，也能有效地缓解我国目前的供电问题，推动社会和经济的发展。

参考文献

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作者简介：李勇（1979-），男，汉族，河南省郑州市，本科学历，专业研究方向：汽轮机节能