汽轮机热效率提升优化探究

汽轮机热效率提升优化探究

虞龙斌

（大唐吉木萨尔五彩湾北一发电有限公司公司新疆昌吉自治州831700）

摘要：电力使用的便捷性，使得它成为人们生产生活中必不可少的能源。随着我国经济的不断发展，各行各业对电力的需求也越来越大，而一个国家电力行业发展的水平，在某种程度上可以反映一个国家发展的程度。由于通过常规燃料的燃烧产生蒸汽以推动汽轮机运转来发电，技术应用比较简单、可操作性强、运行比较稳定，因此我国电力的来源中，常规的火力发电厂占了很大的比例。虽然我国目前也建了几座核能发电站，但它的发电原理仍然是依靠核燃料产生蒸汽以驱动汽轮机运转来发电的，只是产生蒸汽的方式不一样。由于我国常规火力发电产的发电量占总发电量的比例较大，消耗了大量的燃煤等化石原料，而这些化石燃料又是不可再生资源，因此，想办法提高汽轮机的热效率是一个十分重要的课题。

关键词：汽轮机；热效率；优化策略

1系统现状分析

某发电有限公司二期现有两台55MW凝汽式汽轮发电机组,配套2台N4000-2型双路表面回热式凝汽器,单台冷却面积4000㎡,冷却管采用TP316L不锈钢管,原系统配备的胶球清洗系统,经过多年使用,胶球无法回收,清洗效果差;还因为二期冷却塔填料已使用10年,填料脱落严重,循环水进水处滤网设计不合理,造成填料碎片进入凝汽器内,堵塞凝汽器冷却水管;机组长期运行,造成凝汽器结垢、堵塞,真空降低、端差较高,机组效率下降。3#机组与4#机组运行时,平均端差13℃以上,最高端差达到了26℃,排汽温度则徘徊在50℃左右。11月,12月时,3#机组进行了清洗,端差下降至8摄氏度,排气温度下降至40℃。可见,机组在连续运行中,维护时间受限,难以保证换热管束在长时间连续运行时的清洁,进而导致机组运行时排汽温度高,端差高。

2影响热效率的主要因素

汽轮机方面影响热效率的主要因素有汽轮机的冷源损失、回热系统投入率和凝汽器真空度等。

2.1汽轮机的冷源损失

冷源损失是由于汽轮机排汽在凝汽器中向冷却水凝结放热而引起的,它是热力学第二定律所决定的、是凝汽机组不可避免的一项能量损失,也是影响热效率最大的一项。

对于纯凝汽式机组,其排汽热量成为冷源损失,虽然机组发电量很大,但无对外供热,冷源损失很大,热效率较低;对背压式汽轮机,其排汽热量全部被利用,无冷源损失,其热效率最高。

对抽汽凝汽式机组,因抽汽量是可调节的,可随外界热负荷的变化而变化,当抽汽量达到额定值时,排入凝汽器的蒸汽量较小,此时机组热效率较高;当外界无热负荷时,相当于纯凝汽机组,此时机组热效率甚至比同容量的凝汽机组还差。

2.2回热系统投入率

回热循环是利用汽轮机发过部分电后的抽汽来加热给水和凝结水,回热循环不但减少了汽轮机的排汽量,使冷源损失减小,而且利用抽汽对给水加热的换热温差要比在锅炉中利用烟气加热时的温差小得多,因而减小了给水加热过程的不可逆损失,提高了电厂的热经济性。

2.3凝汽器真空度

凝汽器是将汽轮机的排汽冷却凝结成水,形成高度真空,使进入汽轮机蒸汽能膨胀到低于大气压力而多做功。冷源损失与凝汽器真空度成反比,与排汽温度成正比。凝汽器真空度越高,汽轮机排汽压力越低,排汽温度也越低,蒸汽在汽机内部有效焓降越大,冷源损失就越小。

2.4主蒸汽压力对汽轮机热效率的影响

在汽轮机日常运行的过程中，必须重视汽轮机组主蒸汽压力的变化。主蒸汽压力的变化不仅会对机组的热效率造成影响，而且容易导致重大事故的发生。在主蒸汽温度不变的情况下，如果主蒸汽压力不断升高会造成蒸汽湿度的变大，使叶片的工作条件发生改变，叶片冲击加剧。对汽轮机组来说，主蒸汽压力每提高1兆帕，蒸汽的湿度会增加百分之四左右。主蒸汽压力的升高还容易导致叶片负荷的增加，引起汽轮机主要的承压部件的热应力增加，使零件发生热变形甚至损坏，严重缩短汽轮机零部件的使用寿命。当机组采取滑压运行时，必须控制主蒸汽压力变化的幅度和范围，主蒸汽压力的增高会使安全门打开，造成汽轮机热效率的下降。因此，当汽轮机主蒸汽压力超过额定数值时，应该保证汽轮机中主要承受压力的零部件的应力不超过额定范围，以免造成严重的后果。当汽轮机的蒸汽压力不断升高时，必须对调速气门进行相应的调节以增大气门的开度，使主蒸汽压力维持在安全范围内。此外，在汽轮机的主蒸汽温度不变的情况下，主蒸汽压力下降会导致汽轮机压降降低，造成蒸汽的消耗量增加，影响汽轮机的热效率。

3提高汽轮机热效率的方法

3.1及时检查设备及零部件

在建设汽轮机厂房之前，厂房的建设单位应该与汽轮机的安装单位相互沟通、紧密配合。建设单位要核对设备的尺寸参数，对厂房的建设提出相关建议等。建设单位在施工的过程中，安装单位必须协助建设单位，防止厂房建好之后无法满足机器设备的安装要求。厂房建设的主要要求有以下几个：第一，隔板的建设必须要符合汽缸安装的相关要求，间隙要合理，汽缸的贴合面要紧密；第二，隔板的上下面与汽轮机各部件间的配合要准确，无变形情况的出现。

3.2准确安装汽缸

3.2.1低压缸的安装

国产汽轮机低压缸的生产主要由钢板焊接而成，各个厂家各个型号的低压缸的结构差别不大，所以在安装过程中安装的要求大体相同。安装台板就位后，要调整台板的位置使之与中心线对齐，然后将低压缸安装上去。将低压缸安装到指定位置后，要对低压缸的安装位置进行复核，使之符合图纸的设计要求。在复核的过程中，低压缸的找平与找中心两个步骤可以一起进行。

3.2.2高、中压缸的安装

由于高、中压缸的结构体积十分庞大，调整起来非常难。因此，在安装前必须提前对缸的安装位置进行找平，尤其是轴承座的安装位置。高、中压缸安装的过程中，要将汽缸的重量合理分配到各个接触面上，保证接触面负载的平衡，防止重心都偏移到某个接触面上。各接触面承受的载荷要按照制造厂的要求进行校核，误差要控制在可接受的范围内。

3.3调整汽封间隙

设备安装好之后，要对汽轮机中汽封的间隙进行调整，防止蒸汽的泄露导致汽轮机热效率的降低。在调整汽封间隙时，根据汽封块与转子的间隙测量得出的数据来确定修改量，对间隙进行修改后要再次进行检查。对于汽封间隙的取值来说，从安装的角度考虑，取汽封间隙的上限值更利于安装，然而从保证汽轮机热效率、提高发电企业的经济性来考虑，汽封间隙应该取较小的值。因此，在汽封间隙进行调整时，安装人员既要考虑安装的可靠性和便利性，也要考虑汽轮机运行的经济性。当汽封间隙调整符合要求之后，要对汽封的膨胀间隙进行测量，若汽封之间没有留间隙，则需要先对汽封进行调整，为汽封膨胀预留一定的空间；如果汽封的间隙过大，则应该先将汽封间隙的测量值记录下来，等其它零件的间隙测试结束之后，再对汽封间隙进行统一调整。

3.4胀圈的安装及检查

对汽轮机进气管处的胀圈进行检查时，必须检查胀圈的密封环与接触面的接触情况，主要是检查胀圈的密封环配合是否严密，可以用塞尺作为检测工具。胀圈在安装的过程中要讲究安装方法，进行错位安装，错位角度应该超过九十度。在检查汽缸安装是否合理时，应该检查汽缸密封环的装配情况，保障配合面接触均匀。对胀圈的检查时应该对胀圈的缺陷进行记录，并对记录的数据进行整理，对于轴向间隙等无法进行再调整的地方也要进行检查，并做好详尽的记录。

结论

影响汽轮机热效率的因素有很多，其中最主要的是安装因素和主蒸汽参数对汽轮机热效率的影响。因此，我们在汽轮机安装和运行的过程中要充分考虑到这些因素对汽轮机热效率的影响，并采取相应的措施来提高汽轮机的热效率，提高发电企业的效益。

参考文献

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