汽轮机运行中的热力系统优化与能量回收技术研究

郭海宾

摘要：近年来，我国社会发展迅速，无论是对日常生活用电的需要还是社会生产中对用电的需要，都在持续增长。发电厂在发电的过程中有一种特别关键的装置那就是汽轮机，其运行情况不但会影响发电厂经济效益，也会对其社会效益产生重要影响。这种情形下，虽然已意识到提高汽轮机工作效能的意义，但是必须在此基础上最大限度地减少运行消耗实现节省成本的目的，而且在未来不管电力企业还是科研人员也都应加以关注和付诸研究。

关键词：汽轮机运行；热力系统优化；能量回收；技术研究

引言

随着我国工业与能源业持续发展，锅炉制造业为迎合其发展需求也逐渐步入鼎盛时期。但锅炉运行对能源消耗和环境带来的影响也无法忽视，为了维护稳定的生态环境，实现节能目标，就要对同为工业污染源之一的锅炉汽轮机进行节能改造，积极分析目前锅炉汽轮机运行过程中值得优化的方向，并给予积极优化，实现对锅炉汽轮机污染与耗能问题的控制。

1火力发电厂汽轮机的技术分析

1.1火电厂汽轮机组工作原理

汽轮机是利用蒸汽的热量来进行动力运行的一种转动机械，它的工作原理就是将热能转化为机械能。在涡轮中，高速的蒸汽流经动叶汽路时，气流的方向会改变，从而产生一种推力，从而带动叶片旋转，从而产生机械功。当蒸汽在旋转的过程中，气流会发生变化，在一定程度上会产生推力，带动叶片旋转。冲动作用的基本特征是：动叶汽道内的气流不会产生扩张和加速，只会产生方向上的变化。而反作用力的基本特征是：在动叶汽道内，蒸汽流动不但会发生方向的变化，而且还会产生膨胀和加速。

1.2火电厂汽轮机组的特点

在开展电厂汽轮机组节能改造之前，有关部门要清楚其特性及运行状况，以便为今后的工作打下良好的基础。火电厂汽轮机是一种以蒸汽为动力的转动机械，它可以通过动力和反应的原理来确保装置的正常工作，同时也可以将热量转换为机械能，从而使装置的性能和性能得到充分的发挥。当涡轮运转时，水蒸气进入冻结液面，形成一个充气通道，在这种情况下，水汽的流动速度会加快，从而产生一种阻力，叶轮也就会不停地转动，从而完成整体的工作。

电厂的蒸汽机车的特性包括三方面。首先，是高热效率，因为其在实际工作中的作用是将热能转化为机械能，从而使其在正常运转时产生大量的热能，从而提高其热效率。其次，是机组的单机功率大，在涡轮机中属于旋转式工作，持续运转会增大机组的功耗，从而导致机组的功率持续增长，从而导致机组的单机功率持续提高。最后，火电厂的蒸汽机组的寿命很长，可以最大限度地满足工作和工作的需要，而且耐用性也很好，在实际应用中可以充分考虑到成本，如果选用更便宜的燃料，就可以提高综合效益。

2影响汽轮机运行时的节能降耗效率的因素分析

2.1主蒸汽压力和汽轮机温度的影响

汽轮机主蒸气压力和工作温度的改变对汽轮机的工作效果产生了很大的影响。当主蒸气压下降时，主蒸气压力增大，也因此加大了汽轮机组件的热蒸发损失。如果主蒸气压力过高，确实会增加发电机组的工作经济性，但是，却也可以造成发电机组超载，导致汽轮机喷嘴和叶片结构的破坏，进而损害汽轮机组的运转安全性。然而，如果主蒸气温度降低也将造成最后阶段叶片湿度的提高，这不但会增加所损失的水分和降低汽轮机组件的工作效能，同时，也加大了最后阶段叶片的冲刷效果，进而影响到汽轮机组工作的稳定性。

2.2加热器效率下降的影响

若在汽轮机加热器使用及维修过程中运行不良，将会使得加热器中有更多的水漏管包以及更高概率的水管阻塞现象，这将影响水在加热器中的温升，进而降低了加热器的工作效能，而加热器的工作效能的下降也将引起给水温度降低，最后，产生了汽轮机组煤耗量升高的状况。

2.3冷凝器端差的影响

凝汽器端差受多种因素的影响，其中最重要的是凝汽器的真空度。凝汽器真空度的减少也会对汽轮机设备的工作质量造成很大影响，而凝汽器真空度减少的影响因素也有许多，如对环境影响导致冷却水温度的增加；由于热污物对凝汽器管束和构件的作用，而造成传热能力减弱；由于冷却水的供给中断，或供水不足引起冷却水温度上升。最主要影响是排汽压力的增加，不仅会降低汽轮机组的运行效率，并且减少排气流量，从而影响最后阶段叶片的工作和末级叶片的损伤概率增加。

3汽轮机节能降耗的主要措施

3.1积极使用不同有效节能手段

除了对设备进行后天的优化与改装，在锅炉汽轮机设计制造之初，设计者就可以采取特定手段实现设备减耗的目的，促进节能的手段有很多种，这里选取较为具有代表性的几种节能手段进行介绍。首先，可以使用多齿蜂窝状汽封技术完成对锅炉汽轮机设备的制造，这一技术能够有效促进锅炉内空气的流通，最大限度地减少设备内流通阻力，提升设备整体运作的效率。其次，可以积极采用锅炉干冰清洗技术，区分于第一种节能技术在设备设计之初达到节能作用，这一技术则是在锅炉汽轮机的运作过程中完成节能目标，干冰就是低温状态下的二氧化碳，具有遇冷收缩的特性，能够在设备运作过程中及时清理设备内残存的油污和煤炭燃烧残留物。最后，还可以采用锅炉水处理技术，同样也是在锅炉汽轮机运作中使用的降耗手段，这一技术可将废热物质中的热能进行回收，并将回收回来的热能再次用于设备运作，这样的技术可以充分实现节能目标。

3.2适当提高给水温度

在汽轮机运行阶段，锅炉燃料使用量和燃烧率会受到给水温度的影响。通常给水温度越低，能源消耗越高，并且排烟温度在升高的同时，热损失也会随之加大，不利于提高锅炉运行效率。

（1）控制好高加投入率。在汽轮机组滑停或滑启过程中，需要严格按照规章制度控制给水温度，同时做好投入高加或解列高加工作，认识到维护管理的重要性，避免技术人员错误操作导致高加保护动作解列。另外，技术人员还要定期清理加热器的换热管，避免内部产生过多沉积物，这也是降低换热管泄露的有效对策，在此基础上提高高加的投入率。

（2）加热器维持水位正常。加热器在运行中保证水位始终处于正常状态，既能够减少不必要的成本外，也能够确保主设备和备用设备安全稳定运行。

（3）做好加热器检漏工作。在汽轮机组大修或小修过程中，应对加热器钢管进行严格检查，分析是否存在漏点。重点对水室隔板、高加筒体的密封效果进行检查。根据工作经验总结来看，如果水室隔板没有严格按照焊接工艺进行焊接，那么高压给水势必会出现短走旁路问题，导致加热钢管失效，无法实现蒸汽和给水充分交换目标，最终导致给水温度不足。另外，如果加热器高加筒体泄露，会导致蒸汽短路，使得水和蒸汽无法有效交换，从而对给水温度造成负面影响。

3.3降低循环冷却水温度

循环冷却水温度的高低直接决定着机组背压的高低，进而影响机组的运行效率。对于湿冷汽轮机，循环水温度相对稳定，机组背压基本保持在较低水平。空冷汽轮机具有宽背压特性，间冷塔（空冷岛）受环境温度影响较大，循环水温度同步变化较大。环境温度随着四季变化无法控制，但技术人员必须定期检查、维护间冷塔（空冷岛），一方面确保扇热面积达设计要求，运行安全可靠；另一方面定期冲洗间冷塔（空冷岛）冷却扇区，确保散热区域保持干净，达到良好的换热效率。

结语

汽轮机组在运行中存在着很明显的能量消耗问题，为了提高其工作效率，必须针对其特性，采取行之有效的节能措施。这样一方面能提高其经济效益，另一方面也可以增强其经济实力，确保其在市场竞争中占有一席之地，达到促进我国电力工业的持续健康发展的效果。

参考文献

[1]纪现凯,翟鹏霄,樊雅青.电厂汽轮机运行问题与对策分析[J].集成电路应用,2022,39(08):166-167.

[2]马旭.电厂汽轮机运行的节能降耗策略探析[J].中国设备工程,2022(15):86-88.