提高电厂汽轮机效率与经济性研究周超

周超

摘要：电力与人们日常生产生活息息相关，同时也是提升人们日常生活质量的关键部分之一。以当前电厂汽轮机运行效率为基础，结合近年来的工作经验，提出如何提升电厂汽轮机运行效率及其经济性。

关键词：电厂；汽轮机；运行效率；经济性

引言

在很久以前，相关的科研机构及单位都在从事电气汽轮机技术的研究，大大促进汽轮机工作效率和电厂发电效率的提高，并减少了汽轮机工作过程中的能耗。与此同时，也进一步提高了汽轮机设备的安全性和可靠性，所以重视汽轮机技术的研究和创新，对于电厂发电效率的提高具有重要的意义和作用。

1汽轮机中的重热现象

1.1汽轮机选择

单级汽轮机的工作成本和体积都要高于多级汽轮机，而且其在发电容量方面也小于多级汽轮机，所以采用多级汽轮机可以有效降低发电的成本，提高发电的效率。汽轮机转速在固定的情况下，单级焓降值越大，叶轮的转速就越快，通过调整汽轮机的压力、温度等，可以使多级汽轮机的热循环效率达到最高。并且，多级汽轮机的相对内效率也比较高，所以在进行电厂建设时，尽可能选择多级汽轮机组。

1.2重热现象

1.2.1汽轮机重热

多级汽轮机如果发生重热情况，会影响到设备的正常使用。如果上级焓降受到损失，则比熵会明显提升，导致后面的焓降越来越大。前一级别比焓的损失情况会对后续的焓降情况产生影响，即为重热现象。多级汽轮机内部存在重热的情况，所以相比之下前一级比焓的实际损失情况会直接表现在其后方。多级汽轮机全局效率要明显超出不同级的平均效率。重热系数就是汽轮机不同级别焓降数值和汽轮机自身焓降情况的一种比差值。通过分析重热系数表达式发现，重热系数的值与汽轮机组效率之间成正比。因为想要从根本上提升重热系数，就必须要保证多级汽轮机热损失情况，降低其余各个级别的机械效率。多级汽轮机工作效率有所提高，才能从根本上提升不同级别的内效率。图1代表了多级汽轮机中重热情况的原理。由图可知随着比熵的增加，等压线比焓降会逐渐增加。重热现象就是将多级汽轮机工作中产生热量损失有效用于后续级的运用过程中，从而提高多级汽轮机的工作效率。

图1蒸汽的H-S变化示意图

图1中，将蒸汽作为理想气体来看待，如果第一级比焓损失为0，则P2，T1则代表了第二级的压力和温度。通过重热现象就可以将多级汽轮机在前一级损失的能量有效利用在后续级的使用中，这样就能提高整个汽轮机工作效率。第一级的气体状态：

图2重热优化的H-S图

1.2.2重热优化

由图可知随着重热系数的不断增加，汽轮机组的工作效率就会提高。只有多级汽轮机内出现热损失情况，才能引起重热情况的出现，但是出现热损失后，多级汽轮机的各级工作效率就会降低。只有增加多级汽轮机中各级内效率，才能使多级汽轮机的效率最大化，详见图2。

分析图2能够发现，重热量损失也属于汽轮机能损的一部分，将重热量重新利用便能够促进汽轮机工作效率的提高。

2汽轮机的进排气阻力

2.1蒸汽循环流程

除了多级汽轮机机组的能损外，蒸汽流通也会造成能量损失，降低了多级汽轮机组的工作效率。该部分的损失包括两方面：即汽轮机进汽和排汽过程中的损失。而引起蒸汽损失的原因如下所示：（1）因蒸汽与管道碰撞造成的能量损失；（2）蒸汽在运动过程中的能量消耗。其流程见图3：

图3蒸汽流动过程

2.2进气压力损失

多级汽轮机工作过程中，蒸汽进气损失主要发生在下述的几个设备中：主汽阀、气体流量调节阀和蒸汽室。当蒸汽在这些设备中流通时，因为各种作用力的影响，蒸汽的压力会降低，特别是在主汽阀和气体流量调节阀中蒸汽气压降低最多。蒸汽的正常流通不会引起过多的任务量损失，然而主汽阀和流量调节阀的目的在于对蒸汽进行节流，所以气体在通过阀门后会出现较大的能量损失，导致气体压强的降低，蒸汽进气过程中压力损失最大的环节是在汽轮机工作舱室中产生的。高压蒸汽的压损通常在13%～16%之间，用△pr表示；如果蒸汽的温度更高，压损通常会降至3%～5%，用△p0表示；中低压蒸汽的压损通常在在2%～3%之间，用△ps表示。蒸汽的流动速度和节流阀门的性能是决定汽轮机蒸汽进气损失的主要因素，为了尽可能降低蒸汽的压损，要控制蒸汽速度15m/s～55m/s之间，并且在选择节流阀门时要尽可能使用配有扩压汽室的节流阀门。

2.3排气压力损失

排气压力损失指的是蒸汽在多级汽轮机的排气管流动中损失的压力，而导致这进气损失的主要原因为：管道阻力和蒸汽在运动过程中的能量损耗。排气压力损失为：△pc=p'c-pc，通常情况下，△pc=（2%~6%）pc。多级汽轮机中最后一级的蒸汽压力为pc；而凝气口的压力则用p'c表示。排气压力通常均代指了蒸汽于排气管道流通过程中，可能产生的各种压力损失情况，主要构成要素分成管道内部管阻的压力以及撑起涡流、蒸汽自身流动转向方面的阻力等。计算出多级汽轮机其在末级蒸汽出口方面的压力，综合多级汽轮机凝气器出口压力，通过计算的方法来得出最终的排气压力损失情况。对压力的具体损失情况进行分析，利用压力来为排气做工，通过扩压等形式来转变汽轮机排气气体动能情况，将排气气体动能转变成为压力能源，最大程度地补偿排气管道运行压力损失情况。汽轮机在排气时，其初始压力会影响到整体排气压力，并导致排气压力出现损失。整个过程中，汽轮机组再热机组的机组初始压力会发生变化，但是这种压力变化只会对焓降值产生影响，并不会影响到汽轮机组运行功率以及汽轮机组的运行状态。蒸汽排气状态下压力损失一般都会由汽轮机自身的初始参数来决定。从今年来工作开展的情况来看，多级汽轮机可以大量利用各种热回收蒸汽发生器，来提供足够量的汽轮机动能，让汽轮机可以始终都处于连续作业的状态。

结束语

通过对多级汽轮机重热现象的分析，重热量在汽轮机能量损失占有较大的比重，有效利用其重热量，使电厂的经济效益得到提高。在电厂建设初期，本文对比分析了选择多级汽轮机较单级汽轮机的优势，通过对电厂多级汽轮机进气与排气压力损失的分析，对电厂进—步的节能改造，提供了有力的参考依据。

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