大型机组汽轮机本体节能改造分析

谢祖超

大唐安徽发电有限公司淮北发电分公司 安徽淮北 235000

【摘要】在国家可持续发展理念的推动下，人们越来越重视节能环保理念在机械设备和大型机组的生产、运行等方面的践行，将工作重点放在对汽轮机组本体的高效节能改造和优化完善上，促进大型机组的运行品质和运行效率的有效提高。本文着重对大型机组汽轮机本体节能改造因素和改造策略等有关内容进行分析，以期给有关从业者带来一些启示。

【关键词】大型机组；汽轮机本体；节能改造

1、影响大型机组汽轮机本体运行效率及能耗的因素分析

1.1调节汽门节流损失大

在额定负载条件下，应对3个调节汽门进行相应全开，达到高效运转。然而，如果对汽门的节流措施不做好，很有可能因运行方式不当或设施系统的效率不够而导致的节流损失过大等问题。另外，汽门控制的喷嘴位置不当，或汽门之间交叠过大，超过了规定的要求，这会造成能源成本上升，与节能理念相悖。

1.2单列调节级承担焓降过大

单列调节级所承受的焓降高于设定值，且焓降过大会干扰高压缸内对焓降的特定分配，并产生很大的能量。此外，随着设备的进一步完善，还将使高压级的水流范围变得更宽，调节剂的压力变小，造成巨大的资源耗费。通过有关的试验得出，调节剂所承受的焓降是正常高压缸焓降的2%-31%，而这些变化都将大大增加单列调节剂所承受的焓降，严重干扰机组效能。

1.3通流间隙引起过多的能量泄漏损失

从详细的调查中可以发现，实际压力级动、静叶片面积之比经常偏小，这种情况下将会造成更大的波动。再加上通流间隙过大，将会发生更加严重的膨胀泄露问题，严重影响到能量和能源的有效利用，从而不必要的资源浪费和能量损失。

1.4附加的流动损失

在大型机组汽轮机自然本体的实际工作中，其通流环节中的进气道表面比较粗糙阻碍正常工作和循环，同时还会在出汽侧产生相应的卷毛边等，这些状况都将产生额外的热量传递与浪费，进而导致汽轮机本体发挥不了较高的节能保护效益。

2、大型机组汽轮机节能改造

2.1汽轮机机组器材改造

对大型机组的汽轮机进行节能改造，可以从设备的角度来进行。从80年代初开始，我国大部分汽轮机生产企业都在对苏联老机组进行改造，并根据这些经验总结出一套新的技术方案。采用三维汽轮机设计技术进行改造，既提供汽轮机的热工特性，又保证汽轮机的安全性和可靠性。随着国内汽轮机技术的不断进步，四维汽轮机正逐步替代传统的三维汽轮机，四维汽轮机技术改造后的汽轮机运行效率可提升2.5%。在实际的大功率汽轮机组扩建工程中，对原有的机组进行扩建，可以提高其通流效率。对技术进行全面的改造，可以提高机组的安全性和可用性，确保大型机组的运行效率达到或超过国内同类水平。四维设计技术的应用，可以有效的提高机组设备的工作效率，同时也可以减少机组的运行能耗。

2.2汽轮机真空系统改造

对大型机组汽轮机进行真空改造，可提高汽轮机内部的工作效率。利用凝结水的低温，提高冷凝器的真空度。这是由于大功率机组中空气是冷凝器热阻力的重要来源，因此，降低空气的分压，就能保证冷凝器内压的稳定。在大型机组中，采用通气方式检测真空度，降低冷凝器分压，提高真空度。除此之外，对大型机组汽轮机真空系统而言，合理地利用蒸汽的温度和汽轮机内的热水余热来对其进行加热，这也是一种能够达到节能降耗效果的行之有效方式。在大型机组汽轮机运行过程中，可以使用电动驱动和余热温度驱动的方式，来推动汽轮机机组的运行。针对不同的发电厂，需要按照实际的规格来进行选择。电动驱动的方式能够确保汽轮机的运行效率，降低汽轮机的能耗，从而达到对大型机组汽轮机的节能要求。

2.3汽轮机凸轮机结构改造

对大型机组汽轮机机组的凸轮机结构进行优化，不仅可以减小汽轮机运行中的气流损失，实现对大型机组汽轮机的节能改造，而且还可以明显提高其运行的经济性。如果大型机组汽轮机的高压缸调节门有很大的节流损失，就会影响到大型机组汽轮机的运行效率。在对汽轮机的节能改造中，必须对机组的压力配置进行优化，通过降低高压缸的压力来达到降低热耗的目的。同时，减少高压缸的阀门重叠度，也是一种节流损耗的重要手段。在大型机组的汽轮机中，具体的做法是对凸轮机的结构进行改造。通过对汽缸结构的优化，减小阀体的叠置。当汽机械经过改造后，其结构与原有设计基本相近，而特征曲线却与原有机组存在显著差异，因此，减少与原有机组的交叠程度，对其进行结构优化，可有效地减少大型机组的能源消耗，达到节能降耗的目标。

2.4对汽轮机进行节能降耗的技术改造

在对汽轮机厂实施节能降耗技术改造的过程中，必须与在企业本身的正常生产、先进技术条件等情况下的有序运作相结合，通过采用比较实际的生产技术、先进的制造设施及装备等，来改善汽轮机的正常运转质量、生产性能，进行节电改造，达到节能降耗效果。在具体的外部技术改造项目中，要注重如下两个方面的技术操作：（1）利用蜂窝汽封技术实施改造。高压、低中压合缸的转子跨度都很大，在转子停转或起动，特别是热启动运行中，因为设备受热速度的不一致，或不把设备的热启动停机调整到临界速度范围内，转子的静力变形会发生很大的碰撞或损坏，此时将导致电能浪费或相关器件的损坏。又因梳齿汽封的齿顶与转子间的接触面比较小，在同样的情况下，齿顶所引起的外力又很大，由此造成梳齿顶的损坏，尽管在实际设备工作中对其进行了合理的调整，使之保持正常情况状态，但是在进行多次启停以后，径向和密封的差距还会继续扩大，在实际工作中常常无法进行合理补偿。所以针对这些问题，我们通过对蜂窝汽封的基本构造和工作机理的研究，较好地解决这些难题，实现良好的节能降耗目标，极大地改善了整个设备的效率和运转质量。在经过多次启动和停止后，也能够完全减少能耗，真正有效的实现外汽轮机的节能改造。（2）高压气缸的流量调节。在具体操作时，针对现场状况，有针对性的对调节级动叶叶顶及叶根汽封、高压隔板持环阻汽片，以及在高中压缸内外夹层挡汽环处安装阻汽片，以便取得良好的节能降耗改造效果。

2.5外部措施-治理阀门内漏

在对大型机组及汽轮机本体实施节水技术改造的同时，更需要通过外部设施来实现更有效的水净化，其中，着力处理阀门内泄漏的有关问题成为当务之急。这类问题直接关系到整个机组的运行品质与效率。在解决阀门内漏问题时，要做好阀门的设计与规划，并结合相应的节能环保要求，发挥出相应的设计成效。在此基础上，结合汽轮机组的工作特性与需求，对其进行科学的设计与控制。重点进行工程的质量检测，确保阀门的安装准确，在施工的过程中要有专门技术人员为工程实施质量把关，在施工中要具有专业性、可行性和实效性，要进行质量漏洞检查，确保阀门的安装质量稳定，以反映出工程良好的节水改造效益。

3结束语

通过上面的介绍可以看出，大型化和智能化的汽轮机机组已经在火电厂的实际工作中获得很广泛的运用。在对这些装置设备的更新与改造过程中，应让它们具备一定的节能改造作用，把节能的思想渗透到生产当中，进一步提高能源效益，从而减少单位产品废物排放量，更有效的保护生产环境，提升整个项目的运营效益。在实际执行过程中，项目及相关单位对应有的工艺装备、制造设备等进行完善和提升，同时也要注意对节能降耗工作政策引导和配合，充分发挥增容设备的节能减排效益，确保热汽轮机的生产本体取得良好的节能降耗效益，为火电厂的可持续性发展提供必要的保障。

【参考文献】

[1]徐杰彦．火力发电厂机组优化运行与辅机节能改造研究[D].南京：东南大学，2020.

[2]任相宁.大型机组汽轮机本体节能改造分析[J].科技创新与应用,2022,12(04):127-129.DOI:10.19981/j.CN23-1581/G3.2022.04.038.

[3]邵飞.基于“双碳”目标下的综合节能改造研究与探讨[J].上海节能,2021(12):1337-1341.DOI:10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2021.12.005.