电厂集控运行中汽轮机运行优化策略探讨

电厂集控运行中汽轮机运行优化策略探讨

陈生军

美克化工股份有限公司  新疆库尔勒市  841000

摘要：随着我国社会经济的迅猛增长，各行各业的电力需求量呈现持续上升的趋势。为了满足这一需求，发电厂在扩大产能的同时，也积极采取节能减排措施，以响应我国节能减排的政策导向。特别是在电力生产过程中，通过对汽轮机组的运行条件进行精心优化与调整，发电厂能够选择出更加科学有效的节能减排方案，从而有效提高汽轮机组的运行效率和经济效益。基于此，本文后续就电厂集控运行中汽轮机运行优化策略展开详细探究，以供参考。

关键词：电厂；集控运行；汽轮机；运行优化

中图分类号：TM621文献标识码：A

引言

技术进步推动了汽轮机设备在火电机组中的广泛应用，使其成为支撑火电机组运行的三大关键部件之一。为确保发电厂能够稳定、高效地运行，对汽轮机的优化运行显得尤为重要。汽轮机的性能不仅直接关系到发电设施的经济性和运行状况，更对发电厂的安全运行构成直接威胁。因此，加强对汽轮机的深入研究，旨在提升其运行效能，不仅能提高发电效率，还能显著增加发电量，从而为发电厂的长期发展提供有力的技术保障。

1 电厂集控运行与汽轮机运行概述

1.1 集控运行

集控运行技术以其强大的自动调节能力而备受关注，能够对整座工厂的运行过程进行全面监控和深入分析。通过运用先进的计算机算法，该技术能够准确诊断问题并给出精确的计算结果。并且，集控运行技术还能有效防止生产中的失误，从而避免人工管理可能出现的错误。同时，该技术还具备卓越的自我保护功能，能够实时监控工厂的压力和流量数据。一旦发现异常变化，系统会迅速采取措施，切断相关回路，以防范潜在的事故和风险。通过采用这种先进的工艺技术，可以有效预防重大的电路故障，减少因事故造成的人员伤亡和物资损失，进一步提升电站的效益和运营效率。

1.2 汽轮机系统

在电厂发电过程中，汽轮机负责实现电能、热能和动能之间的转换。汽轮机的效率高低直接影响着整个能量转换过程的效率。通过图1可以清晰地看到汽轮机的内部结构，犹如精密的能量转换机器，能够将燃煤中的热能有效地转化为电能。虽然理论上这种转换过程应该是高效且流畅的，但在实际操作中，由于汽轮机的维护不当、部件老化等问题，导致其工作效率下降，从而影响整个发电系统的性能。仔细分析汽轮机的运行状态和效率可以发现，在真实的发电环境中，大部分汽轮机都存在效率提升的可能性。此外，除了常见的维护问题和老化问题，汽轮机的某些工作参数和特性也会对其效率产生影响。这种影响是相互的，不能简单地将一个因素视为决定性的。因此，对于汽轮机而言，需要在各种参数之间找到一个平衡点，以实现成本和产出的最优化。

图 1 汽轮机结构

1.3 汽轮机的低效运行

汽轮机在运行时若效率低下，意味着其能量转换与能源利用均未能达到预期效果，进而造成能源的极大浪费和企业经济效益的下降。这一问题的影响深远，不仅增加了对环境的污染，还使得生产成本持续上升。国内外研究表明，汽轮机低效运行已成为全球能源领域亟待解决的重大问题，每年因此带来的经济损失极为严重。例如，据我国相关部门统计，每年因汽轮机运行效率问题导致的能源浪费和经济损失高达数百亿元。因此，为了降低能源浪费、改善环境质量、提高生产效率和经济效益，必须深入探究汽轮机低效运行的原因，并针对性地提出优化措施。

2 电厂集控运行中汽轮机运行现状

2.1 环境污染严重

电厂汽轮机在运行过程中必然会排放大量烟雾，这也是燃烧过程中排放的主要物质。目前，汽轮机的主要燃烧模式是分层燃烧模式，这往往导致内部燃料燃烧不足，燃烧效率低。这将导致燃烧产生的烟雾中存在大量物质，如二氧化碳，这是由于燃料的不完全燃烧而产生的，会影响环境。尤其是煤基燃料，燃烧后还会合成二氧化硫和二氧化碳等气体，对大气环境造成有害影响。这些气体一旦与燃烧气体一起逃逸，未经处理排放出去，必然会造成不可估量的大气环境污染问题。

2.2 机组运行能耗过高

火电厂汽轮机组的能耗特点主要体现在三个方面：（1）燃料在燃烧过程中会产生能量损失，这是因为燃料未能完全燃烧，导致热量没有得到充分利用，从而降低了整体的热效率。（2）在传递和利用过程中也存在热量损失，这包括管道和设备表面的散热，以及蒸汽的泄漏等。这些损失限制了有效热量的传递和利用效率。（3）汽轮机组的运行受到多种因素的影响，如运行参数和设备性能等，这些因素会导致机械效率损失和电气效率损失，如摩擦损失和叶轮气动损失等[1]。此外，汽轮机组的负荷波动也会对其能耗产生影响，当负荷较低时，燃烧效率会降低，设备磨损会增加，从而导致整体能耗上升。因此，火电厂需要根据不同的运行条件灵活调整负荷，以实现能耗的最优化。

3 电厂汽轮机运行效率评价指标

评价汽轮机运行效率时，主要关注热效率和机械效率这两个核心指标：（1）热效率，即汽轮机将热能转化为机械能的能力，是衡量其性能的关键参数之一。以我国当前的超临界机组为例，其在热能转换方面的效率可超过45%。同时，汽轮机在运行过程中还需要消耗一定的电能以驱动风机、水泵等辅助设备，这些电能消耗也应纳入发电效率的评估中。（2）机械效率，反映了汽轮机将机械能输出的比例，通常以输出功率与输入功率之比来衡量。然而，机械效率可能受到多种因素的影响，如叶片磨损、转子不平衡以及内部泄漏等，这些因素都可能导致机械效率下降。尽管如此，以我国超临界机组为例，其在机械能输出方面的效率仍然可以超过98%。

4 电厂集控运行中汽轮机运行优化策略

4.1 控制汽轮机排热损失

在降低燃煤机组排气温度时，需从多方面进行考量：（1）调节一次风量，以优化燃烧曲线，保证磨煤机在正常运行时维持较低的风量，从而降低燃烧阻力。（2）要确保汽轮机燃烧系统的密封性，减少漏风现象，特别是汽轮机的底部密封和进口密封，应确保在任何情况下都能紧密关闭。同时，针对汽轮机主体上的过多开孔，应采取措施减少漏风。此外，工作人员需根据现场条件灵活调整含氧量的设计值，以保持适当的过量空气系数。（3）加热表面除尘，因为烟尘的堆积会降低热传递效率，导致排气温度上升，增加能源损耗。为了确保高效的换热效果，定期吹灰至关重要。

4.2 优化汽轮机组运行状态

（1）保证真空度。为确保汽轮机组设备的真空度和严密性满足火力发电厂的运行要求，要对设备进行全面、系统的检查。一旦发现泄漏点，应立即进行有效处理，避免发生重大安全事故。在实际操作中，还需要加强对汽轮机组设备轴封的调整，确保其能够长期正常稳定运行。了解设备凝结水过冷的动态变化，防止凝结水过冷却或真空系统泄漏造成严重后果。此外，在寒冷的冬季天气中，空冷机组设备正常运行时，应采取防寒防冻措施，避免冷却不良，保持设备表面清洁，有效防止受热面腐蚀造成安全事故的可能性[2]。（2）优化水质。如果锅炉内部的加水量不能满足具体的施工要求，受热面就会结垢，金属会因过热而损坏，导致锅炉传热效率低下。因此，在实际运行中，应加入一定量的水，以保持发电的稳定性，降低传热性能。当生产期间的蒸汽质量不符合标准时，会导致杂质沉积在过热器的受热面和汽轮机设备流动位置的部件上。过热器加热后，还会产生盐类沉积物，从而减少管道的流量截面。当汽轮机的阻力在实际运行中增加时，会导致流量下降。

4.3 汽轮机辅机优化调整

（1）优化循环水泵的性能。在维持发电机负载和制冷温度稳定不变的前提下，循环系统水流量的变动会直接影响到凝汽器的压力，从而影响节能效果。然而，这种变动同时也给循环水泵的效率和性能带来了考验。随着循环水流量的增加，凝汽器的压强会相应降低，从而提高了发电机组的输出功率。但这也会导致循环水泵的功率增大，可能会抵消发电机组出力的提升。因此，在循环水流量增加时，应使凝汽器运行在最高电压下，这个电压值应为机组出力增长率与循环水泵功率增长率之差。只有当凝汽器达到最佳工作电压时，循环水泵才能达到最佳性能。（2）优化冷却液体系。优化冷却液体系可以降低阻力，提高出水点的流量控制精度，从而避免资源浪费和安全事故。为了进一步优化冷却液体系，需要精确调控制冷液水泵的运送速率。通过手动调节阀门，降低流动速率，减小扬程，以实现最佳效果。

4.4 优化汽轮机启停方式

汽轮机在运行时常常遇到能源消耗的挑战，但通过采用定、滑、定的操作方式，这些问题可以得到有效解决。在负荷较低时，锅炉需要保持稳定运行并提升燃烧效率，这时可以通过低水平的定压调节来实现。而在高负荷情况下，技术人员可以通过调整锅炉的喷燃器喷嘴，确保汽轮机组稳定高效运行。对于中等负荷的情况，汽机的高调门阀则发挥着重要作用，保障机组的稳定运行[3]。这种操作方式因其高度的灵活性和适应性，能够在不同负荷条件下稳定工作，既满足了一次调频的需求，又降低了节流损失。同时，在主汽压力运行过程中，适当提高主汽温度能够有效利用加热器的功能，避免因给水温度不足而造成的问题。

4.5 加强工作人员专业培训

在电力生产中，汽轮机的作用已经非常明显。然而，由于汽轮机在启动、停机、运行过程中产生的电能过多，科学合理地控制汽轮机至关重要。因此，为了实现汽轮机节能降耗的目标，首先需要在电厂相关人员中培养专业知识，使他们能够规范和规范汽轮机的管理流程；其次，当汽轮机仍处于停机状态时，要严格按照操作手册执行操作过程，以避免汽轮机在暂停运行期间不必要的能耗；最后，要管理汽轮机旁路的压力和温度控制，以缩短汽轮机的启动时间，防止加热时间长和能耗高的情况。

4.6 实现电厂集控系统的远程监控操作

电厂集控系统支持远程监控和运行。通过互联网和电信技术，运营商可以在任何地方对发电厂进行监控。这种远程监控和操作方法不仅提高了操作人员的灵活性和效率，还可以实时响应和处理紧急情况，确保电厂的安全稳定运行。发电厂集中控制系统通过采取一系列节能降耗措施，提高了能源利用效率。例如，使用集中控制系统来优化和调整设备的运行参数，以降低能耗。通过实时监测设备的运行状态和参数，集中控制系统可以及时发现设备的任何异常或不稳定的运行情况，并采取相应的措施进行调整，以减少能源浪费。电厂的集中控制运行通过中央控制室进行监测和控制，实现设备状态和参数的实时监测，设备运行的集中控制，以及故障的报警和诊断等功能。通过应用集中控制系统，发电厂可以实现安全、稳定、高效的运行。

结束语

综上，随着社会的进步，人们对能源的需求也在增加。发电厂是目前中国最重要的能源基地，要不断提高发电效率和发电能力。尽管在汽轮机的实际应用中还存在许多问题，但如果得到有效解决，将大大延长汽轮机的使用寿命，减少机组的运行事故，提高汽轮机的发电效率，增加经济效益。同时，它可以有效缓解当前中国的电力供应问题，促进社会经济发展。

参考文献：

[1] 俞溶山. 电厂集控运行汽轮机运行优化措施探讨 [J]. 现代工业经济和信息化, 2020, 10 (08): 55-56.

[2] 王琨. 分析电厂集控运行汽轮机运行完善措施 [J]. 中国金属通报, 2020, (09): 238-239.

[3] 宋玉强. 电厂集控运行汽轮机运行优化研究 [J]. 现代工业经济和信息化, 2020, 10 (08): 49-50.