节能水轮机

节能水轮机（精选十篇）

节能水轮机 篇1

目前公知的水轮机基本上都是单级叶轮结构,在水头与负荷发生变化的条件下运行稳定性较差,尤其是在低负荷状态下水轮机的转化效率就大打折扣。水能转化的平均效率一般都在80%左右,其余的能量都跟流水一起白白浪费掉了,在提高平均效率方面还有较大的发展空间。在当今这个经济高速发展、能源非常紧张和环保压力已经达到极限的时代,千方百计地节约能源已经成为全世界的迫切愿望。

如图1所示,现有水轮机不能实现多级结构的主要原因是:冲击水流经过第一级叶轮后就大幅度地改变了原来的方向在水轮机内旋转前进,不能有效地对后面的旋转叶轮做功了。如果继续增加叶轮的级数还会降低水轮机的能量转化效率。

2 设计原理

根据压强公式P=F/S得F=PS,当水的压强一定时,要想使水轮机获得更大的动力,其中最重要的一条途径就是增大旋转叶轮的受力面积。而增加受力面积的最好办法就是增加旋转叶轮的级数。

为了克服现有水轮机单级叶轮造成的能源损失,发明了这种多级叶轮的轴流式水轮机,它可以保证冲击水流通过第一级叶轮后,仍然能够对后面的各级叶轮进行有效的做功,从而达到节约能源之目的。

如图2所示,在圆管形的水轮机壳中,多个旋转叶轮依次串连在同一根转动轴上,在每一个旋转叶轮的前面设置一个固定的整流叶轮来连接水轮机壳和支撑转动轴。这种水轮机是一种弯曲程度很小的均匀管状结构,整个运行过程中的水流方向改变不大,所以经过弯道损失的能量就很少。因此,它不仅可以有效地利用水轮机上面的水头压力,同时也可以有效地利用水轮机下面尾管水头的吸引力,从而达到充分利用全程水头之目的。

如图3所示,当冲击水流对直冲过第一个旋转叶轮并推动其旋转时,它也就随之改变方向旋转着冲向下一个固定叶轮,固定叶轮上的每一个叶片都会纠正和梳理通过它的水流方向,使其按照叶片的设置方向再次冲击下一个旋转叶轮。依次类推周而复始,就可以使一台多级叶轮的轴流式水轮机正常地运行了。

3 结构改进

在这种多级叶轮的轴流式水轮机中,起关键作用的就是设置在每个旋转叶轮前面的固定整流叶轮。由于它的设置,可以合理地改变和控制水轮机内的水流冲击方向,也就是可以合理地改变和控制水轮机内作用力的方向。这样就可以通过固定叶片设置,让那些原来随叶轮旋转而不做功的力改变方向来冲击叶轮做功;同时也可以改变那些轴向冲击叶轮的力来侧向冲击叶轮,让它多做有用功而少做无用功(如图3所示,与旋转叶片的倾斜方向相反设置固定整流叶片)。

现有的轴流式水轮机为了充分利用水能,旋转叶片的倾斜角一般都设置的比较大。这种水轮机由于回收水能的叶轮级数增多,因此在设计旋转叶轮时就可以通过减小叶片的倾斜角,来减小旋转叶轮的轴向压力所导致的无用功损失。

水轮机主要是靠水的压力能来做功,其次才是水流的冲击动能,流速≠效率。不管是压力能还是冲击动能,获得能量的关键还是要看它们的作用方向。

现在的水轮机里虽然没有固定整流叶轮,但是一般都在旋转叶轮前面安装有整流导叶,这种整流导叶和固定整流叶轮具有类似的导向作用。创造性地改变了它设计方法并且把一级变成了多级,主要是为了更加充分地发挥它的导向作用,从而进一步地提高水轮机的转化效率。

在水轮机中加入固定整流叶轮,虽然会减小水流速度降低一些水流的冲击动能,但是,它改变了水流的冲击方向,把更多的轴向压力转变为侧向旋转推力,同时也把更多的轴向冲击动能转变为侧向旋转冲击动能。这种改变所获得的水能转化效率远远大于它所失去的水能转化效率。

这种水轮机是通过多级叶轮来分担现在单级叶轮的压力和汽蚀磨损,所以它的使用寿命将是单级水轮机的多倍,每增加一级叶轮其使用寿命就会增加一倍以上。因此,从长远利益来考虑问题,这种多级水轮机并不会浪费钢材,只会比单级水轮机节约钢材。

4 结束语

综上所述,这种多级叶轮的轴流式水轮机主要通过以下三条途径来达到节能目的:一是变单级叶轮为多级叶轮,多次重复利用水能;二是通过固定整流叶片的倾斜设置来改变水流冲击旋转叶轮的方向,从而来减少旋转叶轮的轴向压力和增加横向旋转推力;三是有效地利用了水轮机下面尾管水头的吸引力来减少能量损失。通过这三条途径充分地实现了水轮机的节能目标,估计这种水轮机与现有的水轮机相比,大约可以提高水能转化效率10%左右。由于这种水轮机的叶轮级数比较多,所以它就能够在水头与负荷发生变化的条件下,更好地保持水轮机运行的稳定性,从而大幅度地提高水轮机的平均效率。

摘要：一种多级叶轮的轴流式水轮机(专利号:ZL200820009346.8)。它是在水轮机壳内的同一根转动轴上依次串连了多个旋转叶轮,在每个旋转叶轮的前面设置一个固定的整流叶轮来连接水轮机壳和支撑转动轴。它主要通过固定整流叶轮来控制水流的冲击方向、多级旋转叶轮充分回收水能和有效利用尾管水头的吸力等三种途径来节约能量,从而可以大幅度地提高水轮机的水能转化效率10%左右。尤其是在水头与负荷发生变化的条件下,能更好地保持水轮机运行的稳定性,提高水轮机的平均效率。应用本发明的技术原理,还可以制造多级节能汽轮机及其它流体动力机械。

电厂汽轮机运行节能降耗探讨论文 篇2

正常情况下，锅炉燃烧的燃料量以及燃烧的程度都会对汽轮机中的给水温度造成一定的影响。在给水温度偏低的状况下，锅炉的用电量会随之增加，也使汽轮机的单位能源消耗量增加，进而在排烟的过程中出现大量的热能损失，使能源的使用效率降低，为此需要通过以下几点进行改善：首先通过掌控燃料的投放量和投放次数的方式使汽轮机的给水温度合理的控制在一定的范围内，要求此过程能够严格按照相关要求进行，从而有效地避免因为操作不当造成的热能损失。其次要求相关的工作人员能对设备中的关键装置加强维护操作，通过定期清理和打扫的方式，使能源的使用效率提升。最后还需要对管道进行定期的检查，避免出现蒸汽泄漏情况，以此让加热器的使用效率得到有效提升[3]。

3.2对凝结器的控制

由于汽轮机的使用时限会受到凝结器的影响，因而通过将凝结器时刻处于最好的真空情况中，对于提升汽轮的动能和降低能源的投入量有着重要的作用，并且对于延长汽轮机的使用效率和寿命有着重要的影响。因而要求相关操作人员需要将凝结器控制在最佳的状况，即根据该设备的使用情况，定期对其进行严密性的检测，使其真空密封性能保证在良好的状况中，同时还需要检测射水泵的相关性能，即在保证射水箱中的温度低于25℃的同时确保其水位在正常的范围内。另外还需要加强凝结管道内水质的监督力度，通过定期以及不定期清理的方式，让机组的整体工作效率提升。最后通过加强对凝结器水位观测的力度的方式，让凝水器能够拥有充足的冷却面积和时间，从而实现最终提升效率的目的。

3.3对汽轮机启动和运行以及停机的控制

通过从加强汽轮机中启动、运行和停机控制力度的层面出发，让汽轮机的工作效率得以提升的同时降低能源的效率。汽轮机启动耗能主要是由于在运行前会通过较长时间的预热，这就无形的增加了能源的消耗，因而通过先开旁压的方法，让该设备的压力一直持续约2.9MPa，此后通过人工开启真空破门的方式，让汽轮机的真空最低不应低于-55kPa。经过增加蒸汽量的方式提高暖机的速度，减短启动的时间，从而让膨胀的差值得以控制。而在汽轮机的运行过程中要想实现提升燃料效率的同时维持其锅炉中的水循环，可以通过定、滑、定的方式促进汽轮机运行，使机组在负荷不够稳定的状况下，能实现一次性的调频需要，从而实现减低压力损失的同时提升能源的利用效率。在此过程中需要注重对凝结器中水温的控制力度。对于汽轮机中停机，要求只有当需要对其进行检修的情况下才能停机，并且停机的过程中确保汽轮机中相关设备不会因为紧急停机而受到损伤，从而保证汽轮机的使用寿命[4~5]。另外针对汽轮机中冷却塔的问题，要求相关厂家能加强对其管理的同时，及时对其中的堵塞物进行清理，并对冷却塔及其他相关系统进行全面排查，从而实现减少排量消耗的目的。

3.4对汽轮机根据实际的情况进行改造

为使汽轮机的工作效率得以提升，并降低能源消耗，还需要从技术层面出发，即通过对相关装置改造的方式实现降低成本，提高能源利用率。一般情况下，可以利用改良凝结器的方式实现设备的安全性能和发电效率，主要是由于凝结器本身的运行会对设备的运行产生影响，该改良装置中包含对凝结器的水文和真空装等相关方面的改良。另外还可以通过改造气封系统的方式提升其能源效率，例如平顶山市瑞平煤电有限公司德平热电厂对其2#汽轮机气封系统的改造，使其工作效率得以提升，进而实现降低能源消耗，提升该厂经验效率的目的。

4结语

在实际的工作中，为使相关电厂的汽轮机组在运作的过程中能够充分实现节能降耗，要求相关工作人员能够利用控制给水温度的方式，让其凝结器能够随时处于最佳的状态，同时通过对汽轮机的启动和运行以及停机能相关步骤加强控制的方式，使最终的降低能源消耗得以实现。一般情况下还可以通过对其中多个环节控制的方式结合定期检测的方法，使其能够实现最终节能降耗的目的，通过这样的方式让电厂的降低能源消耗得以实现，进而提升其经济效益，促进真正意义上节能降耗的实现[6]。

【参考文献】

[1]陈敏峰.电厂汽轮机运行的节能降耗[J].科技传播，，01(2)：54-56.

[2]康英哲.电厂汽轮机运行的节能降耗[J].科技传播，，01(3)：81-83.

[3]贾尚霖.电厂汽轮机运行的节能降耗探析[J].科技与企业，2014，09(10)：273-275.

[4]陈鹏.电厂汽轮机运行节能降耗探讨[J].现代商贸工业，2014，20(20)：194-194.

[5]林龙.电厂汽轮机运行的节能降耗探讨[J].黑龙江科技信息，，04(6)：78-78.

燃气轮机循环水系统节能问题研究 篇3

【关键词】能源与动力工程；燃气轮机；联合循环；循环水系统；经济运行

1.循环水系统的经济运行方式

循环水泵并不是开得越多越经济。当循环水量足以带走乏汽的汽化潜热时，这便是经济循环水量，这时汽轮机也获得最佳真空Peco。因为汽轮机的真空度主要是依靠调节冷却水流量来控制的。而运行中的凝汽器压力主要取决于蒸汽负荷、冷却水入口温度和冷却水量。冷却水温一般取决于自然条件，在蒸汽负荷一定情况下，只有靠增加冷却水的流量来提高凝汽器的真空度。为提高机组运行的经济性，真空度提高增加的汽轮机功率ΔΝ1应大于为增加循环水量所多消耗的功率ΔΝ2。显然，汽轮机的经济真空Peco应位于净增功率ΔΝ=ΔΝ1-ΔΝ2的最大值处，这时汽轮机工作在经济运行方式。

ΔΝ在冷却水量比较小的时候随冷却水量的增大而增加，到经济运行方式时该值达到最大。如果再进一步增大冷却水流量，ΔΝ反而开始减小，直至为零。但到达极限真空点时，汽轮机的膨胀能力已達到极限，汽轮机功率不会再增加。确定汽轮机的最佳真空，并以此为依据来控制冷却水流量，使汽轮机的排气压力尽量维持最佳真空值，以保证机组在经济运行方式下工作。在高温季节，循环水温度高，汽轮机真空较低，会影响机组正常出力。为提高真空，常增开1台循环水泵来增加循环水量，以提高凝汽器真空。

另外，降低循环水温度也可以有效地提高真空。根据运行及试验得知，循环水温度每降低1℃，真空约提高0.3%，可以节约燃料0.3%-0.5%。但以上的“最佳真空”没有考虑环保的成本。随着可持续发展的要求，环保的成本必将引入到“最佳真空”的确定中，必须增加考虑循环水的成本问题。

目前大多数电厂循环水系统的冷却都是采用冷却塔的闭式循环。循环水量的增加，势必造成循环水的循环倍率增加，也就是循环水损失增大。因为双曲线冷却塔的循环水损失包括蒸发损失量和风吹损失量，这两个损失量约为循环水流量的1%-3%。当然与气候也有重要关系。所以，循环水的损失，一方面要求补水量增加，而补水量增加会导致水资源费增加，补水的厂用电增加，补水的化学处理成本增加等；另一方面又会造成循环水的浓缩倍数增加，化学污水处理费用增加，污水排污费用也要相应增加。

另外冷却塔的冷却面积是不变的。由于循环水量的增加，冷却塔内淋水密度也大大增加，使溅水反射线变粗，造成水与空气的热交换减弱。当冷却塔水池内的水多次循环后，循环水温将比开1台循环水泵运行时要高，降低了冷却塔的冷却效率。所以，在调度循环水泵时要进行综合分析，有时并不一定多开1台循环水泵，经济性就会好。实际运行中有以下几种组合方式可供选择:(1)夏天高温季节，在满负荷且凝汽器较脏，润滑油温度偏高(超过45℃)的情况下采用循环水泵双泵加辅助循环水泵运行。(2)正常夏季满负荷时采用循环水泵双泵加开式循环冷却水泵运行。(3)低负荷运行时采用循环水泵单泵加辅助循环水泵运行。(4)正常冬季满负荷时采用循环水泵单泵加开式循环冷却泵运行。(5)冬天寒冷季节，在满负荷且热交换器较好，润滑油温度不超温情况下采用循环水泵单泵运行，开式循环冷却泵停用。辅助循环水泵运行时，均为单独的开式系统，不与循环水系统连通。因为连通后会造成开式水系统冷却水流量不确定。另外由于循环水泵通常不选用调速，故循环水量只能阶梯地变化。有条件的电厂，可将循环水泵改造成调速水泵(变频调速或液力偶合器调速)，则运行调整将更加灵活，但改造成本较高。也可简单地对循环水泵电机进行双速变极改造，即高速运行满足电机原设计参数，低速运行能降低循环水泵流量及电能消耗。也可考虑将循环水泵增加一个小叶轮，夏天用原装的大叶轮，其它季节换用小叶轮，这样循环水量的组合方式将更多，阶梯变化量也将更小，更有利于运行的经济性。根据经验，小叶轮的水量在原额定流量的70%左右，厂用电量在原耗电量的80%左右，节能效果明显，但增加了换叶轮的工作量。在凝汽器运行中要根据端差情况，及时清理污垢，以提高机组运行的经济性。

2.循环水系统备用期间的节能措施

目前，S109FA联合循环机组是单轴机组。GE公司对单轴机组的轴封供汽压力和温度都有严格的要求，以保证汽轮机缸体不产生过大的热应力，因此冷态启动时，轴封应该提前4h投入；在备用期间(日开夜停)必须确保轴封在机组启动前1-2h正常运行。如停机时间较短时可考虑轴封不撤。因为频繁地投撤轴封极易造成润滑油系统带水，影响机组启动。

在轴封运行的情况下， S109FA机组规定循环水泵、开式循环水泵必须投运。但可采用如下节能措施:(1)在停机解列1h后，轴封、真空不撤，可改启动辅助循环水泵，停循环水泵和开式循环水泵，手动开启开式循环水电动总阀和循环水旁路阀。机组启动前恢复原运行方式。(2)在冷态、热态开机的准备阶段(即启动前投轴封的阶段)，投轴封时不开循环水泵，仅开辅助循环水泵。开机前恢复正常运行方式。(3)冬季采用此节能方法，更利于低压缸的缸胀。因为在投轴封、建真空后，由于冬季水温低，真空极高，一般可达99kPa，反而使得低压缸膨胀不开。所以在冬季启动前投轴封的阶段，一方面采用此节能措施；另一方面还需根据机组情况，合理控制真空值，确保机组缸体膨胀正常。

停机后还有汽轮机的缸体残温热量、轴封蒸汽的热量和汽轮机部分管道疏水的热量需要带走，所以只要循环水不中断，缸温就没有问题。在开式循泵冷却水泵运行时也可利用开式循环水分流一部分给凝汽器降温。

3.结语

S109FA机组循环水系统的一般运行方式为:冬季1台循环水泵运行，其它季节2台循环水泵运行。低负荷时根据实际情况调整，合理地调度循环水泵运行是取得经济真空(即最佳真空)的有效措施之一。本文分析了S109FA联合循环机组循环水系统，以及机组在日开夜停运行方式下的节能措施。试验验证了节能措施的合理性，并给出了具体的节能效果，指出了存在问题。

【参考文献】

［１］黄红艳, 陈华东, 吴国忠.S109FA燃气-蒸汽联合循环机组及其控制系统[J].发电设备,2007,(05)．

［２］杨善让.汽轮机凝汽设备及运行管理[M].北京:水利电力出版社,1993.

［３］姜焕农.对9FA燃气轮机联合循环机组性能试验的思考[J].燃气轮机技术,2007．

节能水轮机 篇4

长山化肥厂在生产中对于蒸汽应用不同压力等级, 生产中需要将高压蒸汽通过减压阀降为低压蒸汽或中压蒸汽使用, 拖动式汽轮机利用蒸汽的压差带动水泵, 由此省去了水泵的电动机, 这就是节能之所在。同时背压所产生的蒸汽可用于工业生产, 其效率很高, 节能效果非常明显。

1.1 基本条件

长山化工有限公司动力车间有4台75t流化床锅炉, 正常生产中2台蒸汽带动式压缩机所产生的冷凝液和脱盐水站送出软水到动力车间除氧器除氧后, 作为锅炉用水。除氧器除氧都是采用常压热力除氧。当锅炉给水量大, 给水温度较低时, 除氧用汽量很大。大量的蒸汽往往直接来自中压蒸汽母管, 经减压后压力多为0.2MPa, 这种蒸汽品质很高, 直接用于除氧是极大的浪费。如果改变工艺流程, 让1.0~0.8MPa的蒸汽先进小汽轮机做功, 带动锅炉给水泵, 然后利用排汽除氧。除氧系统无需改变, 而汽轮机的功率是‘白拣’的, 由此省去了水泵的电动机, 这就是节能之所在。

1.2 节能效果分析

我厂动力车间除氧器在正常生产的情况下, 用低压蒸汽约为10~15t之间, 利用拖动式汽轮机来带动高压给水泵, 水泵电机功率315kW, 实际运行按85%的来计算, 功率在260kW左右。从几天运行效果看, 小时节电在200度左右, 电费按0.42元计算, 运行1d可节约资金约为2 000元左右, 全月给企业节约费用约60 000余元。而且汽轮机做功大小可根据除氧器用蒸汽量进行调节。如果汽轮机出现问题, 可使用电机带动水泵运行, 保证锅炉生产稳定运行。

1.3 经济效益分析

采用汽轮机给水泵代替电机, 可减少企业电网用电, 减少电费支出, 电价按0.42元计算, 1台水泵给企业带来的效益如下:

200kW×7 200h×0.42元/kW·h=60×104元/a

1.4 运行成本

运行成本包括耗煤成本, 维护费用及汽轮机用油等。

如果锅炉效率按90%计算, 汽轮机效益按90%来算, 煤价按300元计算,

则汽轮机带动水泵输出200kW的标煤耗量:

200kW×3 600/7 000×4.18×0.9×0.9=30.37kg/h

耗煤成本:

运行成本及维护费用按8万元/a

合计费用:91 838+80 000=171 838元

1.5 企业收益

净收益:600 000-171 838=428 162元

从生产运行效果看, 外供蒸汽压力越高, 汽轮机耗汽越小, 节能效果和经济效益越好。

2 循环水系统电动风机改用水轮机驱动改造

中化长山共有6套供水系统。通过对吉林化肥厂等附近几家企业考察, 决定先对尿素供水系统进行电动风机改用水轮机驱动改造。尿素供水系统即6#循环水系统。该系统有LD85-10型13.4m×13.4m132kW风机逆流通风冷却塔2台, 装置设计凉水能力为6 000m3/h, 循环水设计温差为8℃ (供水32℃, 回水40℃) , 配套泵房有高压泵3台 (型号为DFSS400-520 H=63.5m Q=2 338m3/h 1、2、3#泵630kW) 。

2.1 技术原理

水轮机的工作动力来自循环冷却水体系水的重力势能以及循环水泵的富余扬程。工作时保证冷却塔的技术参数, 而且循环水泵的能耗不变。水轮机的输出轴直接与风机连接并带动其转动, 取消了原电机驱动风机体系, 节约了电能。

2.2 工艺流程

改造的流程:取消冷却塔减速箱和电机, 把冷却塔用水轮机安装在原减速箱基础上, 安装原风机, 连通进水管和水轮进口, 连通布水器和水轮机出口。

2.3 重要技术指标

(1) 水轮机服从η≥88%、形状设计尺寸满足冷却塔内部工作要求;

(2) 噪音降低20%;

(3) 水轮机替换电机后, 节电100%。

重要技改内容:用水轮机替换风机电机、传动轴和减速机。

重要设备:冷却塔用水轮机2台。节能技改投资额50万元, 建设期15d。

2.4 节电分析

每台风机为132kW, 如按运行330d, 每台风机按80%负荷运行, 则用电量约105kW, 那么1a用电量为831 600kW, 两台共用量为1 663 200kW。按电费为0.42元计算, 则1a节约为电费支出为70万元。

投资回收期0.7a从1a运行效果来看, 改造后在风机转速、降水温方面其使用效果与原电动机比较接近, 能基本满足生产需要, 具有实用性。充分利用了循环水余压节能、取消了传统型冷却塔配备电机及减速器配置, 环境噪音低, 维修费用少, 且其转速可根据水轮机进水量的变化实现一定范围内的无级变速, 可根据季节变化相应调整冷却后水温, 可适应北方冬季生产, 企业现在在1#供水及2#供水系统已推广使用。

3 结束语

从生产运行效果来看, 外供蒸汽压力越高, 汽轮机耗汽越小, 节能效果和经济效益越好。通过以上分析, 工业汽轮机及水轮机在化肥生产的应用, 具有很好节能效果和经济效益。我厂将对全厂蒸汽系统进行阶梯利用, 如尿素深度水解系统的中压蒸汽利用。将原来动力来的3.82MPa高压蒸汽通过减压阀减压到1.8MPa供尿素深度水解系统使用。现在采用工业汽轮机带动小型电机发电, 利用汽轮机的排汽供给尿素车间深度水解系统。同时, 对各供水系统运行风机进行水量计算, 为以后水轮机应用打下基础。这样既利用能源, 又为企业节约了大量的资金。工业汽轮机及水轮机在化肥厂应用促使长山化工有限公司的能源利用和节能工作进一步提高。

摘要：吉林长山化工有限公司是一家中型化肥企业, 工业生产存在着从0.11.3MPa不同压力等级的蒸汽使用岗位。而锅炉的工作压力是一定的, 因此低压蒸汽只能通过减压后得到。随着电价的逐步上涨和企业节能意识的加强, 通过拖动式汽轮机, 将高压蒸汽减压到低压蒸汽供生产中不同岗位应用, 对降低生产成本是一种比较好的节能措施。

关键词：工业汽轮机,水轮机,应用

参考文献

发电厂汽轮机运行的节能降耗研究 篇5

关键词：发电厂；汽轮机运行；节能降耗

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 06-0000-01

随着环境的逐渐恶化，全球范围内的能源日益紧张，因此节能降耗成为全球共同关注的大问题，特别是发电厂，因为发电厂掌管着我国全部人民的用电问题，所以在全球用电量上升的环境下如何实现节能降耗成了发电厂面临的最主要的问题，二汽轮机又是发电厂的主要发电设备之一，所以我们围绕着汽轮机运行中的节能降耗进行研究，希望能为发电厂提出一些可行性建议。

一、发电厂汽轮机运行节能降耗的背景分析

（一）经济因素

发电厂汽轮机运行节能降耗的主要原因不仅仅是为了适应国际化的趋势，更是发电厂获利的有效途径，所以在进行汽轮机技术改造之前应该从发电厂的经济效益出发，追求投入与产出相适应，不能仅仅是为了节能而节能，更应该与发电厂的成本效益相结合，我们可以借鉴外国先进的经验对汽轮机进行改造，因为采购新式汽轮机的成本远远要高于改造汽轮机的成本，所以我们可以采用先进的技术对现有的汽轮机进行改造，这样不仅实现了节能降耗的目标，还为企业节省了开支，符合发电厂的经济效益，所以在经济上看来发电厂汽轮机是可以进行节能降耗的。

（二）技术因素

我们国家在很早之前就已经开始进行汽轮机的技术改造工作，经过这些年的实践发展，在汽轮机的技术改造上已经有了比较成熟的技术支持，然而实践也证明，汽轮机在经过技术改造之后，能源的转化效率和热效率大幅度提升，能源消耗的指数也明显下降，不仅如此还大大改善了汽轮机的安全性和可靠性，所以在技术支持的角度上也是值得提倡的。

二、发电厂汽轮机运行的节能降耗的方式方法

（一）增强发电厂汽轮机运行的真空程度

最大可能的保证发电厂汽轮机在真空的条件下运行，并且要合理掌握第二台真空泵和循环水泵的启动时间和运行时间，并且随时注意第二台真空泵的运行情况，一旦发现是在高负荷真空系统不泄露之后应该马上停运，等到低负荷泄漏时马上启动，还可以适当的提高发电厂汽轮机的真空程度，这样有利于提高发电厂的经济效益。[1]

（二）对汽轮机的给水温度进行控制

给水温度会影响着汽轮机所需要燃料的数量，因为水温过低的时候一旦想要升温就必须要燃烧更多的煤，这样就会间接地造成能源的浪费，并且还会随着锅炉的排烟而排出大量的热量，降低锅炉的效率。所以要定时对加热器进行检修，观察水室隔板的密封性，特别是重点检查加热器的钢管，并随时做好记录，发现问题立即检修，避免出现严重的事故，或者是水温不稳定的情况，从环节上进行节能降耗。还要加强高加筒体的密封性，保证高加投入率，按照严格的规定对机组划停、划启进行控制，保证高加水位的稳定，还要定期对其进行维护，清除管内的沉积水垢，这样才能保证高加筒体的运行效率。

（三）增强汽轮机运行的管理力度

发电厂汽轮机在运行的过程中为了在高负荷的区域下保持机组的高效率，可以改变流通的面积；在极低负荷的区域内，为了保持给水泵轴临界转速、燃烧和水循环的稳定，可以进行低水平的定压调节；而中间的负荷区则应该根据实际情况进行负荷的加减，保证气门的开关处于滑压运行的状态。简单的来说就是可以采用定-滑-定的运行方式，来加强发电厂汽轮机运行的管理。此外为了提高给水的温度和高加投入率减少热水器两边的温差，我们还要对加热水器进行合理的调整，例如在高负荷去适当提高汽轮机的主汽温度和压力等。[2]

（四）保持汽轮机凝汽器的合理真空状态

想要减少汽轮机燃料的消耗量就必须将汽轮机凝汽器保持在最佳真空状态中，首先应该让凝结水位维持在一个合理的位置，因为凝结水位置过高会造成凝汽器的真空程度下降，不利于冷却面积的形成；其次是要保证汽轮机组的密封性，这是为了避免凝汽器出现泄漏的现象，所以我们应该定期对机组的密封性进行检查和维修，避免不良后果的发生。三是对水循环的质量进行严格的控制，并及时清理机组内的水垢，保证机组热交换的高效率；最后要定期检查水池的水温和水位，水池里的水位过高或者过低的时候要及时恢复到正常水位；当水温过高时要及时降温，过低时也要及时升温，尽可能的保持水位的正常，并且要做好射水泵的维护工作，这样才能提高发电厂汽轮机的工作效率，进而提高整个机组的运行效率，实现节能降耗，为发电厂带来经济效益。[3]

三、结束语

发电厂汽轮机运行的节能降耗的措施不仅仅只有这几种，我们只是大体的进行了一下列举，再加上不同发电厂的汽轮机容量、参数、运行条件等都存在着差别，所以在进行汽轮机实际改造的时候应该根据发电厂的实际情况采取节能降耗的措施，这样才能达到事倍功半的效果，才能切实实现发电厂汽轮机运行的节能降耗，为发电厂带来经济效益。

参考文献：

[1]刘海渊.电厂汽轮机机组中存在的问题与节能方案分析[J].科技传播，2010（08）：12-14.

[2]李志刚，王文峰.电厂凝汽系统优化与应用[J].科技传播，2013（06）：10-13.

[3]陈海持.关于汽轮机组节能降耗的具体分析[J].中国外资，2011（16）：6-7.

节能水轮机 篇6

冷却塔是一种循环水冷却换热设备, 利用水和空气的接触, 通过蒸发作用和热交换将循环冷却水中的废热转移到空气及刚蒸发的水蒸气中, 并将含有废热的空气最后排入大气。冷却塔按通风方式分为自然通风冷却塔和机械通风冷却塔。其中机械通风冷却塔以风机为动力驱动空气在冷却塔中流动, 完成冷却塔的换热过程。冷却塔风机一般由电机驱动, 其能耗比较大, 一台流量为800m3/h的中温差逆流冷却塔, 其风扇电机的功率可达30kW[1,2]。冷却塔的进水方式一般有两种:一是直接利用工业设备的回水压力上冷却塔, 常用于净循环水系统;二是另外设置独立的供冷却塔进水的水泵, 对循环水加压后上冷却塔, 常用于浊循环水系统[3,4]。大量工程实践表明, 无论哪一种进水方式, 冷却塔的进塔循环水一般都有一定的富余能量, 该部分能量因没有充分加以利用而耗散掉[5,6,7]。在条件允许的场合采用微型水轮机代替电动机驱动冷却塔风扇运转, 不仅可以充分利用循环冷却水原本被浪费的富余能量, 也可以节省风扇电机所消耗的电能, 从整体上提高冷却塔的效能, 对于工业和民用领域的冷却塔节能降耗具有重要的意义。

2 微型水轮机的型式选择

水轮机常规应用场合是水电站, 其应用特点是流量和水头大, 输出功率高, 因此水轮机规格尺寸大, 工作转速低, 在进行水轮机设计时, 技术人员一般努力提高水轮机的比转速, 以便提高水轮机在同等功率时的工作转速, 以减小水轮机转轮直径, 简化发电机的结构[8]。循环冷却水系统的条件与水电站有很大不同, 应用于冷却塔的微型水轮机, 其工作流量和水头取决于水泵的规格和系统的富余能量, 其流量范围一般为0.06~1.3 m3/s, 水头一般不超过20m, 远远小于水电站的相应参数。冷却塔风机的工作转速一般在100~250r/min左右[9], 因此要求微型水轮机有较低的比转速。此外, 冷却塔内部的空间有限, 要求微型水轮机的尺寸和重量不能太大。

从冷却塔的实际条件及各型水轮机的性能特点考虑, 可以应用于冷却塔中的微型水轮机主要有以下几种型式:双击式水轮机、贯流式水轮机、混流式水轮机和轴流式水轮机[10]。从水轮机的比转速的角度考虑, 双击式水轮机最为合适。双击式水轮机属冲击式水轮机, 要求内部流体无压流动, 而冷却塔的工作原理要求水轮机的出口必须具备一定的剩余压力, 两者在原理上存在难以克服的矛盾, 因此双击式水轮机可以应用于较低流量的冷却塔。但由于效率较低, 输出同等功率需要的水头更大, 在大流量的场合, 该项缺点十分突出, 影响经济性, 因此很少应用于流量大于500m3/h的冷却塔中。贯流式水轮机没有蜗壳提供旋转矢量, 其比转速非常高, 适用于大流量和高转速的场合, 虽然有研究人员研究贯流式水轮机在冷却塔中的应用, 但贯流式水轮机实际上不适合驱动低转速工作的冷却塔风机。混流式水轮机和轴流式水轮机都有较高的工作效率, 均可以应用于冷却塔中, 其中, 轴流式水轮机的比转速略高, 用于驱动冷却塔风机需配备减速器。混流式水轮机的比转速要低于轴流式水轮机, 在风机转速较高的小流量应用场合可以实现与风机的直连, 取消减速器。但与风机直连的混流式水轮机比转速更低, 输出大扭矩时需要流体有非常大的切向分速度, 使得水轮机的结构尺寸增大, 相应的重量和成本也增大, 流体与转轮叶片的摩擦损失大大增加, 水轮机的效率大幅下降, 同时耗费了更多的水头, 导致冷却塔工作流量的下降, 使冷却塔被迫降额使用, 尤其在大流量的冷却塔, 风机的转速只有100~130r/min, 混流式水轮机的上述缺点更为突出。

理论分析和工程实践均表明, 在适当条件下应用混流式水轮机与风机直连, 可以简化机械结构, 提高运行效率和可靠性。但不分实际条件而刻意追求水轮机与风机的直连将会大幅降低水轮机的效率, 降低冷却塔的运行性能, 同时增大了水轮机的结构尺寸和重量, 与节能降耗的出发点不符。因此在大流量的场合, 为水轮机配置减速机, 可以降低水轮机内部流体的相对流速及其阻力损失, 提高运行效率, 同时减小装置体积重量。而如果混流式水轮机和轴流式水轮机同样配备减速机, 则轴流式水轮机有更高的性价比, 轴流式水轮机通过配备减速机易于实现高效运行, 其比转速略高, 因而装置尺寸和重量更小;通过调节转轮叶片的安放角可以很方便地扩大轴流式水轮机的应用流量范围。此外, 轴流式水轮机的结构更简单, 机械可靠性高, 造价低, 不同规格的产品有较多的零部件尺寸相同, 可以通用, 易于实现不同规格产品的系列化生产。轴流式水轮机所配套的减速机目前的产业化已经非常充分, 产品的性能和可靠性很高, 种类规格齐全, 价格低廉, 可很好地配合轴流式水轮机的应用, 轴流式水轮机驱动风机的示意图如图1所示。

通过各型水轮机的比较分析, 可知轴流式水轮机具有更好的性价比, 更适合应用于冷却塔中代替电动机驱动风机运行, 实现整个冷却塔系统的节能降耗。目前双击式和混流式水轮机国内已有研究单位进行了充分的研究, 并已经实现了产业化, 而轴流式水轮机在冷却塔中的应用研究则刚刚起步。

3 微型水轮机的设计及实验

在上述分析的基础上, 研制了一台流量为200 m3/h的轴流式水轮机样机, 可以应用于流量为200 m3/h的冷却塔产品中, 技术参数为:设计流量200 m3/h, 设计运行范围190~210 m3/h, 设计工作水头<12m, 输出轴功率4.5kW, 设计工作转速>1800 r/min, 所配备齿轮减速机的减速比为9。水轮机转轮直径为180mm, 转轮叶片采用较大的叶栅稠密度应用升力法设计, 蜗壳采用梯形方案设计, 以降低流体阻力, 导叶设计较低的相对高度以提高流体的切向流速。所设计轴流式水轮机的结构简图如图2所示。微型水轮机所驱动的冷却塔风机规格为24#轴流式风机 (4叶片) , 额定风量:11×104m3/h, 额定轴功率为4.4kW, 风机额定转速为200r/min。

水轮机实验在位于江苏省南京市高淳县的南京大洋冷却塔股份有限公司进行, 该公司建有测试流量涵盖200~2000m3/h的水轮机测试台, 可以进行各型水轮机及各种冷却塔设备的实验和测试。实验使用一台流量为550m3/h、最高扬程为20 m的水泵提供动力, 驱动水轮机运转, 在管路中设计有诸多分支管及阀门, 模拟循环冷却水系统的管路阻力特性, 通过组合调节各个管路阀门的开度, 可模拟循环冷却水系统阻力系数的变换, 既可调节水轮机的工作流量, 也可调节水轮机的进出口压力。在水轮机的进水管路中安装流量计, 用于测量水轮机的工作流量。在进水口和出水口分别安装有压力表, 用于测量水轮机进口压力和出口压力, 二者的差值即为水轮机的工作压力。在减速机轴和水轮机的轴部安装有转速传感器和扭矩传感器, 并为之专门设计了支架, 用于测量水轮机的转速和扭矩。忽略齿轮减速机的传动误差, 利用水轮机的转速除以减速比即可得到风机的工作转速。

4 实验结果分析

测定水轮机在各流量条件下进出口压力、转速、转矩之后, 根据实验结果绘制水轮机转速-流量曲线、输入功率-转速曲线、轴功率-流量曲线及效率-流量曲线如图3~图6所示, 其中曲线[1]为水轮机出口压力0.8~5.2m时获得的工作曲线, 曲线[2]为水轮机出口压力0~1.5m时获得的工作曲线。

如图3所示, 当水轮机的工作流量为设计范围190~210 m3/h时, 水轮机的转速约为1840~2020 r/min, 对应风机的工作转速约为:204~224 r/min。水轮机的设计指标完全达到并超过设计指标。

图3中曲线[1]比曲线[2]的转速更高, 表明水轮机的出口压力对水轮机的运行状态有一定影响。出口压力升高, 则水轮机在风机负载不变的情况下, 水轮机的进口压力升高, 水轮机进口循环水的单位流量能量增大, 水轮机达到额定输出功率所需工作流量也发生下降。

对比实验的结果表明, 可以通过改变冷却塔布水管路及喷头的设计来调整水轮机流量和压力之间的比例, 在富余能量较大的条件下, 有利于控制水轮机的工作流量, 同时改善冷却塔喷头的喷淋效果。

水轮机的输入功率-转速曲线如图4所示, 通过实验曲线与y=kx3的标准三次方曲线对比可知, 水轮机所消耗的循环水动能与转速近似满足式P'=γQ·H∝n3。而图3显示水轮机的转速和流量呈良好的线性关系, 即满足Q∝n, 因此可以推算水轮机的工作压力满足ΔH (Q) ∝n2, 进而, ΔH (Q) ∝Q2。由以上分析可知, 所设计的水轮机在各流量条件下均可与风机的负载特性及循环水的阻力特性相匹配, 从而保持较高的工作效率。

图5和图6分别为水轮机的轴功率-流量曲线和效率-流量曲线, 水轮机的输出功率随流量的增加而单调增加, 在管路阀门全开, 阻力最小时将达到流量和功率的最大值。在设计流量范围内, 水轮机的效率基本稳定在80%以上, 在流量超过240m3/h后, 仍可维持较高的效率, 而流量低于170m3/h之后, 效率大幅下降。这是由于低流量时水轮机内部流体与叶片等过流部件的撞击损失增大, 容积损失所占比重增大, 因此难以保证高效率。

5 节能效果估算

由图3、图5、图6可知:水轮机在流量为190~210 m3/h额定工作范围内, 所需的输入功率为3.0~5.3 kW, 输出功率约为2.4~4.4 kW, 在各流量条件下对应的工作效率约为:81.1%~83.2%。若该风机由电动机驱动, 以工作效率为90%、功率因数为0.9的较理想情况估算, 电动机在输出相同轴功率所需要的电功率为3.0~5.4kW。上述估算忽略了风机在不同工作状态下的效率变化, 因而存在一定误差。水轮机工作所需的富余能量来源于驱动水泵的电能, 以水泵效率为70%的较理想情况估算, 水泵在驱动循环冷却水产生本文所述的富余能量所消耗的电功率为4.3~7.6kW, 水轮机利用该部分能量即是充分回收利用了该部分本已浪费的能量。

由上述分析可知, 用所研制的水轮机取代电动机, 在冷却塔的额定工作范围内, 可节约驱动风机电机的电功率3.0~5.4kW, 相应使4.3~7.6kW用于驱动水泵的电功率得到充分利用。对于旧塔改造而言, 这两部分功率均为必须消耗和难以回收利用的能耗, 因此在冷却塔上应用所研制的水轮机, 可节约和充分利用的电能为7.3~13.0kW, 每年可节约及充分利用的电能为6.4万~11.4万kWh, 对于更大流量的冷却塔, 节能效果更为显著。

对于新建冷却塔而言, 由于利用水轮机驱动冷却塔风机, 需要将电能转化为循环冷却水的动能, 再转化为驱动风机的动能, 其能量转化环节比常规电机驱动风机多了两次, 因而其能量损耗更大, 所需电能更多 (尤其水泵的效率较低, 一般只有50%~70%) 。因此对于新建冷却塔, 仍应首先考虑设计建造常规冷却塔, 若水泵、循环冷却水管路等主要设计工作完成之后, 系统仍满足前述的水轮机应用条件, 作为备用措施则可以在新建冷却塔应用水轮机。

6 结论

在冷却塔中应用水轮机驱动风机为近年在冷却塔行业出现的新技术, 由于实际应用的需要, 本文分析了循环冷却水系统富余能量的产生机理, 提出了在冷却塔中应用微型水轮机的条件, 进而探讨了水轮机的型式选择, 在此基础上探索轴流式水轮机的应用, 研制了一台流量为200m3/h的轴流式水轮机样机, 进行实验并实现了对水轮机轴功率的测定, 掌握了水轮机的运行特性并评估其节能效果, 为轴流式水轮机的产业化应用打下了基础。

实验研究和实际应用情况均表明, 所研制的微型水轮机参数设计合理、工作效率较高, 每年可节约和充分利用大量的电能, 对推动冷却塔行业的节能降耗具有重要意义。

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节能水轮机 篇7

关键词：水轮机,冷却塔,节能改造

1水轮机冷却塔工作原理

湿式冷却塔是我国目前应用较为普遍的循环水冷却塔。湿式冷却塔主要是通过接触和蒸发两种散热形式带达到将水热化蒸发的目的。在传统的冷却塔操作中, 通常会采用电机带动风机高速运转的方式来增加热水与冷空气的换热效率, 使冷空气能够顺畅的进入冷却塔内部。但这样的运行往往需要耗费大量的电能。在经过长时间的摸索与实践, 对传统冷却塔中的风机、叶片以及气水比进行系统的研究, 最终研制出能够产生较大节能作用的水轮机冷却塔。水轮机冷却塔是利用叶轮受流体能量产生的动力带动风机叶片的旋转, 从而来完成热水与冷控制的热量交换。这种运行主要是利用了在系统设计过程中所预留出的流量和杨程, 对叶轮旋转时的前后差压做出调整, 提升叶片的运转速度, 进而提高了能量转换的效率。水轮机冷却塔将设计中的富裕能量充分利用起来, 将其转换成驱动风机的真实力量, 不仅能够为风机的运转节省电机动力, 还能够在完成工艺需求的同时满足节能的目的。

2存在的问题

冷却塔的使用情况受到环境和温蒂的影响较为严重。据调查统计, 在每年的高温季节5-8月里大约有70天都处于高温天气环境中, 这时需要运行的冷却塔的数量明显要多于平时, 才能够保证达到理想的冷却效果。这还要根据每台冷却塔的平均水流量来合理安排冷却塔的开启数量, 避免产生大量的水资源浪费。在冬季, 气温随之大幅度降低, 原用于夏季的冷却塔使用情况要进行调整。首先要将南北循环水池的运行区分开来, 南池在运行时一般情况下开启3~4台冷却塔, 将水温维持在12℃左右。此时需要注意的是冰水的供给总量以及每台冷却塔的水循环量, 并每隔一段时间记录下排放的数值。当环境气温低于正常的操作温度时, 冷却塔将自动停止运作。通过实践验证, 从冬、夏两个季节当中对冷却塔启动和运行的记录来看, 水循环系统所流入冷却塔中的水流动力仍存在一些不足, 并没有发挥完全的能量功效, 因此将未来的发展道路上, 企业应着重开发水循环在冷却塔中的动能利用, 可为企业经济收益带来较为可观的发展前景。

3改造内容

通过利用水轮机冷却塔进行对传统循环水冷却塔的改造来达到节能的目的, 保证在减去风机电机和减速机的气体下仍能保持很好的降温效果, 不需要增加水泵动力, 冷却塔的结构仍保持不变, 只在水流回流冷却塔的细节上做出调整, 调整应按照以下步骤进行:

3.1将传统的循环水冷却塔中的风机电机、传动轴和减速箱进行拆除。

3.2对冷却塔的上塔水管进行改装, 使水经过水轮机后能够再次流回到冷却塔的布水系统中进行二次布水循环。

3.3在冷却塔中增加旁通管和旁通阀, 是为了在特殊情况下或是在冬季, 没有风机的作用冷却塔仍能保证正常的运行。

3.4对进、出水管和水轮机增加底座的支撑, 将风筒设置为L型, 这样更容易被固定。在水轮机安装过后要进行试验调试, 来调整具体的动力需要。

3.5要对冷却塔中的管道进行防腐处理, 以免长期受到水的冲击而被腐蚀, 影响设备的正常运行。处理过后装入冷却塔中。我们将冷却塔节能改造前后的具体模型制成示意图。

4改造前后运行情况对比

4.1冷却塔基本状况。冷却塔系统循环水总量为13500ITI/h, 由3座额定流量4500nl/h、额定温差10℃ (实际5~6℃) 的冷却塔组成。系统配置3台电机功率960k W、额定流量4562m/h的水泵和1台电机功率280k W、额定流量1884in/h的水泵, 压头均为0.36MPa;风机直径9750mm, 配置3台功率185k W的电机, 传动方式为传动轴加减速器, 风筒的材料为玻璃钢。

4.2改造方案。针对运行工况, 采用HLW———4000型水轮机对3台风机中的1台电机实施改造, 其余2台保持不变。水轮机主要由蜗壳、导叶、转轮、上盖、主轴、座环和尾水管等零部件组成, 其中蜗壳材料为Q235———A, 主轴材料为40Mn B, 其余部件材料为ZG270-500, 整机净重3800kg, 运行湿重5600kg。

4.3改造效果。由于冷却塔设计时留有一定的裕量, 因此改造后完全可以满足生产运行需要。改造前后冷却塔运行参数对比见表1。

5水轮机冷却塔的运行特点

5.1节能效果明显。改造后, 原风机电机及减速机被拆除, 水轮机充分利用系统中的余压、余能维持运行, 节能效果明显。

5.2运行安全、稳定、可靠。水轮机结构合理, 运转平稳, 可靠性高, 从根本上杜绝了电机、电控和减速机漏电、漏油、烧毁和损坏故障, 为安全稳定运行提供了保障;水轮机重量小于取消的电机、减速机、传动轴三者之和, 并使冷却塔的重心下移, 增加了运行环境的安全性。

5.3冷却效果好。随着季节的变化, 水轮机的转速随着循环水流量的增减而增减, 风量也随之增减, 使冷却塔的气水比稳定在最佳状态, 达到最佳冷却效果。

5.4运行、维护费用低。取消电机和减速机后成本相应减少。

5.5飘水率低。水轮机冷却塔的飘水率仅为传统冷却塔1/2, 不仅降低了飘水对周围环境的影响, 还减少了补充水量, 节约了水资源。

5.6噪音低。省去了风机电机及减速箱, 大大降低了冷却塔的振动和噪音, 减轻了环境噪声污染。

6水轮机在循环水冷却塔节能改造的几点建议

6.1改造前应对循环水系统进行全面分析, 特别是要分析夏季循环水系统运行情况是否满足生产需要, 充分考虑各种因素, 通过详细计算, 确认循环水系统有足够裕量的前提下再实施改造。

6.2水轮机对传统循环水冷却塔的改造是利用系统设计时预留的富余能量, 但若今后有增产改造或者新项目建设需要对循环水系统挖潜能力, 则最好不要实施该项改造, 因为改造后循环水系统就没有可供挖潜的富余能力了, 而且运行效果会稍有降低。

6.3在所有生产装置共用1套循环水系统的情况下, 最好先试改1台冷却塔, 根据改造后的运行效果, 再确定是否对所有冷却塔实施改造。

结束语

通过本文对水轮机在循环水冷却塔中节能改造的论述, 我们可以发现水轮机对传统循环水系统的改造不仅能够使车间的生产效率大幅度提升, 还对车间的管理有着较大的帮助。节能改造是降低生产成本最有效的办法, 也对企业的经济收益起到推动的作用。与此同时, 也促进了企业的节能减排、可持续发展的总体目标的前行。

参考文献

[1]孙艳杰.浅谈水轮机在循环冷却塔上的应用[J].中国化工贸易, 2015 (5) .

燃气轮机节能优化运行技术分析 篇8

1 燃气轮机运行现状

电力企业要想发电过程中尽可能少的应用天然气, 最有效手段就是燃气轮机能够高效运行。在相应设备无法改变的情况下, 该工程技术人员通过调查分析发现, 有如下几点影响了燃气轮机的有效运行。

1.1 燃气轮机叶片污染与磨损都比较严重

由于燃气轮机运行的过程中, 暴露在外界环境中, 而空气中存在着比较多的微笑颗粒, 这些颗粒虽然经过了过滤, 但是却未能完全的过滤干净, 这就使得叶片出现了比较严重的积垢。因为燃气轮机使用的是迷宫密封方式, 运行的过程中会产生一定的气体, 为了能够会保证机组顺畅运行, 通常会选择应用润滑油, 但是如果密封损坏, 润滑油就会随之进入到气流通道中, 一段时间之后, 气流通道就会积垢。这就使得气机压比、效率等明显下降, 这使得机组出力少, 效率自然也比较低。

如果进气效果未能达到标准要求, 大颗粒杂质就还会不断的进入到压气机中, 此时压气机与透平叶片彼此之间都会发生比较大磨损, 所以压比与效率都相应的下降, 久而久之, 叶片变薄, 使得叶片出现了明显的断裂情况。经过研究测试, 压气机效率对机组效率将会产生非常大的影响, 正常情况下压气机效率下降1%, 机组效率就会随着下降接近2%, 压气机效率的影响可见一斑。

1.2 进气损失

燃气轮机机组运行过程中, 气流需要通过进气与排气系统, 而在通过的过程中, 如果出现了明显的阻力, 燃气轮机机组运行效率必然会受到影响。但是待到设备固定之后, 因为天然气尾气中并没有任何的杂质, 因此排气过程中所产生的阻力, 基本上处于恒定状态, 所以排气损失可以忽略不计, 只对进气损失加以探讨。由于本文介绍的工程案例地处沙漠边缘, 有非常大的风沙, 为此选择应用的进气过滤系统具有自洁的功能, 此种型式的系统具有非常高的效率, 因此清理起来更加容易, 但是受到当地环境的影响, 阻力比较大, 如果遇到比较大的风沙, 阻力会更大, 自然会影响到机组的运行效率。通过大量的研究计算, 如果阻力下降, 天然气将会节约很多。

1.3 停机次数

因为机组维护以及故障处理等原因, 运行的机组必须要进行起停机, 但是停机的过程中, 会出现比较多的能源消耗:首先, 机组启动期间, 启动电机、风机等都会产生比较多的电能消耗;其次, 点火之后, 机组正常负荷, 有会产生比较多的天然气损耗;再次, 机组从开始停机到完全停机也会产生大量的损耗;第四, 机组停机之后, 箱体通风以及冷却盘车都会产生一定程度的损耗;第五, 启动与停止锅炉时, 也会产生一定的损耗。通过粗略的计算, 起停机一次, 天燃气就需要损耗大约600m3, 而电能则损耗大约500k Wh。

1.4 机组带载率明显不足

上述介绍的单位主要应用单轴燃机来进行发电, 待到燃机完全运行起来时, 就转为恒定, 有关人员并未应用可调导叶变负荷方式, 因此使得某些负荷效率出现了明显降低。具体的影响原因如下:

首先, 孤网运行过程中, 由于负荷不高, 使得带载率比较高, 因此出现了比较大能耗;其次, 孤网运行过程中, 工作人员为了确保电网稳定, 为了机组有相应的余量。夏季因为气温比较高, 不得不多启动机组, 以此保证旋转余量充足;最后, 夜晚或者冬季, 由于气温并不高, 机组有很多的余量, 这就导致了带载能力损失。

2 燃气轮机节能优化运行技术

2.1 针对压气机结垢问题, 采取如下措施:

监控压气机污染系数, 及时进行清洗。推荐污染系数超10%必须清洗。该单位在压气机污染系数超过2%就安排进行清洗;在定检时都进行清洗。现在该单位燃机最小定检为2000h, 即每2000h清洗一次, 小于推荐的每半年清洗间隔;选用合适的清洗液, 严格按照要求的配比和用量进行清洗工作, 保证每次清洗效果;合理安排清洗时间。由于在冬季气温低, 机组无法进行清洗。一般在入冬前的10-11月, 对所有机组进行一次清洗, 避免在冬季无法清洗造成清洗间隔较长。通过努力, 该单位机组压气机污染系数都维持在1%以下。当发动机进行大修时, 发现叶片非常的干净, 没有损伤。保证机组的高效运行。

2.2 保证过滤效果的情况下, 降低进气压差。根据实际经验, 认为应当做好以下几个方面的工作:

选用质量上乘的滤芯。质量差的滤芯, 过滤质量差, 影响燃机的效率和寿命。在滤芯上进行节约, 是得不偿失的。按照实际经验, 提高机组效率方面得到的收益就是滤芯费用的3倍左右。如果造成机组故障, 则损失就大得多了。

安装时的注意事项:首先检查滤芯内有无异物和损坏现象。存在破损情况, 导致灰尘颗粒杂质直接进入到气流通道中, 如果没有及时发现, 导致破损愈来愈严重, 无法起到过滤作用。而且安装时应当小心谨慎, 避免损坏滤芯。其次安装应到位。如果出现偏斜等安装不到位的情况, 就会导致出现气流的泄露间隙, 各种杂质就会直接进入到机组内部。

2.3 做好机组维护工作, 减少起停机次数。该单位做了如下工作:

做好设备的特护工作。定期组织技术人员, 对机组运行状况进行分析, 了解各参数的变化趋势。争取在定检时, 对未暴露出的问题都进行处理, 保证机组运行状态, 减少故障停机次数。做好维护工作。要求每次维护时严格按照制定的定检卡进行检查, 并对存在的缺陷一并进行处理, 减少日常的故障处理工作。

做好与地方电网的联网工作, 通过向外输出电力, 能够提高机组的带载率。根据机组剩余带载能力的变化, 调整向外的供电量, 避免机组运行在高温天气带载能力不足的问题, 也提高了系统的稳定性。

结束语

综上所述, 可知该电力工程部通过对燃气轮机的节能优化运行技术的使用, 燃气轮机的运行效率大大提高, 发电单耗大大降低, 这使得该电力工程部的成本大大减少。由此可见, 燃气轮机节能优化运行具有良好的效果, 可以进行大范围的推广使用。

摘要：燃气轮机运行的过程中, 由于叶片污染严重、进气损失等原因, 使得大量的能源资源浪费, 因此必须对燃气轮机进行节能优化。本文以某一电力工程为例, 首先对燃气轮机运行现状进行了介绍, 其次对优化运行对策进行了探讨, 希望能够为燃气轮机的有效应用提供借鉴。

关键词：燃气轮机,节能优化,技术对策

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电厂汽轮机节能降耗的探讨 篇9

关键词：电厂,汽轮机,节能降耗

在电力市场竞争变得越来越激烈的情况下,要在竞争中求得生存,就要做好节能降耗工作。电厂作为我国能源供应的支撑单位,面对用电量日益增加的巨大压力,探索节能降耗的道路,用最少的资源生产出更多的电能,是电厂可持续发展的核心。汽轮机是电厂发电过程中的重要生产设备,如何提高汽轮机运行过程中的能源利用率是节能降耗的有效突破点。这就要求发电厂对汽轮机的运行采取相应的措施以及进行适当的技术改造,提高资源利用效率,减少能源消耗。

1 电厂汽轮机通过改造降低能耗的可行性分析

1.1 技术方面

早在多年以前,我国就开始了汽轮机改造工作,如汽轮机通流部分改造、汽轮机间隙调整及汽封改造、凝汽机供热改造等,经过多年的实践和发展,技术上已相对成熟。改造后汽轮机的热效率大幅度提升,能源消耗大幅度下降,同时供电煤耗有较大幅度的降低,汽轮机的可靠性和安全性也得到有效改善。因此,从降低能耗的可行性技术角度看,进行汽轮机改造是可行的。

1.2 经济方面

在进行汽轮机技术改造之前,首先要对其改造成本进行详细核算,避免为追求节能而增大设备成本,缩小收益。就目前国内的实践经验来看,改造现有汽轮机的成本远远小于采购新汽轮机的成本,并且改造后的汽轮机不仅能有效地提高机组效率,还能降低能耗。如对汽轮机间隙调整及汽封改造,汽轮机本体技术改造,改造后的设备不仅提高运行效率,而且节能降耗效果显著,据估算可降低供电煤耗2～4 g/kW·h;如汽轮机通流部分改造,采用了全三维技术优化设计,节能效果明显,据估算可降低供电煤耗10～20 g/kW·h;凝汽式汽轮机供热改造,接出抽气管道,分流部分蒸汽,使纯凝机具备纯凝发电和热电联产两用功能,这样可以降低供电煤耗10 g/kW·h以上。总之,改造之后的汽轮机,不仅实现汽轮机在保证安全运行的前提下提高机组效率,降低能耗,而且给发电厂带来了可观的经济效益。

2 电厂汽轮机节能降耗的主要措施

2.1 确保凝结器处于最佳真空状态

经过技术经济比较,得到较高真空状态是汽轮机组的最佳运行状态,在此状态下,不仅能提高汽轮机组的运行效率和经济效益,而且还能延长机组的使用寿命。据实际运行数据显示,真空每提高1%,供电煤耗下降约4 g/kW·h。因此,要想保证机组运行时凝结器处于最佳真空状态,应采取以下措施:一是保证机组真空的严密性,定期对真空严密性进行检查,及时检修,利用停机期间,采用灌水的方法做找漏实验。二是保证射水泵正常运行,实时检查一旦出现异常现象应及时进行检修。三是强化监督循环水,保证水质符合标准,避免凝结器铜管出现水垢。一旦出现上述问题应采用胶球清洗装置在线清洗凝汽器铜管[1]。四是可在汽机排汽缸与凝汽器连接部位,增加除盐水雾化喷淋装置,直接对汽机排汽进行喷淋冷却,从而提高凝器真空,减少冷源损失。

2.2 提高给水温度

1)控制关键环节的给水温度,保证高压加热器投入率。在机组滑启动、滑停时,首先,要保证给水升温率符合规程规定;其次,机组启停要按照规程严格控制;第三,加强运行维护,避免运行操作不当;第四,保持高压加热器水位稳定,及时清洗高压加热换热管,消除管内沉积物导致的内外温差应力和热应力,有效延长换热管的使用寿命,减少传热管的泄露,提高高压加热器投入率。

2)保证加热器的水位正常运行。正常水位的维持是保证回热的经济性和主辅设备安全运行的重要环节。

3)加热器检漏与机组检修要一致。首先,及时检查加热器钢管有无漏点,检查水室隔板和高加筒体的密封性,发现漏点及时消除。其次,保证水室隔板的焊接质量,避免高压给水“短走旁路”。第三,如果筒体的密封性不好也会影响给水温度。

2.3 保证汽轮机其他系统的正常运行

1)启动:汽轮机启动有严格的参数控制要求,对于启动时冲转参数应该是:主汽的压力保持在2.5～3.5 MPa之间,主汽的温度在300℃以上(不能超过420℃),过热度在50℃以上,凝汽器的真空控制在60 kPa以上。但在实际运行中,由于各种条件的影响使汽轮机启动的实际参数很难达到上述参数范围,因为主汽压力和真空压都大于标准值,启动之后需要较长时间的缓机,延长了机组启动时间,增加了汽轮机启动的厂用电量[2]。因此,针对上述问题,我们采用调节主汽压力方法,利用锅炉对压力进行粗调,调门进行微调或采用主气门旁路调节,把压力控制在2.5～3.0 MPa之间,使汽轮机的真空控制在65～70 kPa之间,提高汽轮机的启动效率,缩短汽轮机的并网时间。滑参数较常规启动时间缩短约1/3,提高了能源的利用效率。

2)运行:控制和提高运行过程中汽机的工作效率是运行的主要任务。汽轮机一般采用的是“定—滑—定”的运行方式,在高负荷区时,采用调门调节负荷方法,此方法能保持定压高效运行;在中间负荷时,一个或两个调门关闭,处于滑压运行状态;在低负荷区时,维持在一个较低压力水平的定压中运行。因此,运行过程中的负荷变化是决定机组运行是否稳定的主要因素,采用合理运行方式能很好地适应负荷变化。

3)停机:采用合理的停机方法能够降低设备温度和能源消耗。如在机组正常运行时,采用滑参数方式停机,这样可有利于设备的检修及维护,不仅能降低设备的温度,也可以利用锅炉余热来进行发电。

3 结束语

降低汽轮机的能耗贯穿于工作的全过程,电厂作为我国能源供应的支撑单位,如何降低能源使用量,增加能源的使用效率,做好节能降耗工作对电厂的发展提出了更高的要求。电厂节能降耗是一项长期的工作,需要领导的重视,需要每个工作人员善于观察、总结,认真对待,及时发现问题并改进,从根本上提高汽轮机的工作效率,把节能降耗这项长期任务坚持下去,为企业创造可观的经济效益。

参考文献

[1]韩宏洲,范丰慧,王秀江,等.GE350MW汽轮机节能取向[J].黑龙江电力,2008(1):23-24.

600MW机组汽轮机节能优化 篇10

一、问题

1#汽轮机试验测得的热耗为7801.1 k J/ (k W·h) , 比设计值7597 k J/ (k W·h) 高213.8 k J/ (k W·h) 。高压缸效率为86.39%, 比设计值87.686%低1.3%;中压缸效率为92.02%, 比设计值93.755%低1.74%;凝结器的真空为523 Pa/min, 远高于合格值270 Pa min;凝结器端差7.5℃, 汽轮机热耗远高于同类机组平均值。

二、原因分析及改进措施

1. 汽封间隙偏大

汽轮机大修揭缸后发现, 高、中压缸汽封间隙普遍偏大, 左右侧间隙不均, 以高压缸隔板汽封和中压缸阻汽片径向间隙为例, 高压缸隔板汽封径向间隙值见表1, 中压缸阻汽片径向间隙见表2。

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调整方法:测量结果表明, 1#机组高中压汽封间隙超标和不均匀是导致高中压缸效率偏低的主要原因, 调整方法是按设计标准值进行校正, 分析讨论后决定按设计间隙标准值下偏差进行调整, 在保证安全的前提下, 最大限度地减少漏汽损失, 提高汽缸效率。

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为了保证在小间隙下汽轮机安全启动, 制订了1#机组检修后启动方案, 延长各转速阶段暖机磨合时间:600 r/min低速暖机时间由10 min延长至1 h以上;2400 r/min中速暖机时间由1 h延长至2 h以上;2850 r/min高速暖机时间由10 min延长至1 h以上, 启动过程中各轴瓦轴振升高时, 适当延长暖机时间。

2. 低压缸轴封改造

1#机组的真空值显著低于合格值, 卤素真空检漏仪检查表明, 两个低压缸轴端有漏真空现象, 低压缸轴封存在缺陷, 对汽轮机低压轴封空气侧的轴封进行改造, 将梳齿式汽封改为密封性能更好的刷式汽封。

刷式汽封是在不改变原有汽封体结构的前提下, 将汽封齿改装为刷毛。理论上此道刷毛与轴可做成零间隙, 出于安全考虑预留了0.2 mm的间隙, 相对于原梳式汽封0.45 mm的标准间隙能达到更好的密封效果, 并且由于刷毛是倾斜30°~45°排列, 刷毛的质软和回弹特性, 能保证在不伤轴的情况下起到很好的密封效果。

3. 喷丸除垢

揭缸后检查各汽缸动、静叶均有不同程度的结垢情况, 局部最大沉积厚度约为1 mm, 见图1、图2。

在传统的喷砂除垢现场污染大且效果难以达到要求的情况下采用喷丸除垢的新工艺, 喷丸采用的玻璃珠为二氧化硅, 粒径图1高压缸第9级静叶片图2中压缸第8级动叶0.25~0.35 mm, 莫氏硬度4.5~5.5级, 采用气动喷头, 压缩空气压力控制在0.45~0.6 MPa, 对转子的动、静叶进行喷丸除垢时, 喷射角控制在45°~60°, 非喷丸除垢部分应做好包扎防护, 喷丸后动、静叶表面光洁度符合要求。

4. 循环水系统优化

循环水系统原采用翻板式滤网, 该滤网对大物件及植物类清洗和阻隔作用比较明显, 但对小贝壳等没有效果, 停机后检查情况表明, 钛管内部沉积有大量的小贝壳和胶球, 这是导致胶球装置无法正常投入, 凝结器端差偏大的主要原因, 改进措施是先用200 MPa的高压水对凝结器钛管进行冲洗, 并在循环水系统上增加了二次旋转滤网。

5. 凝结器双背压改造

1#机组两侧凝汽器抽真空管路串联布置, 见图3。3台真空泵同时为高、低压凝结器抽真空, 造成凝汽器抽气管母管空气互相排挤。

改造措施:在3台真空泵之间、抽真空母管之间增设联络电动门, 将高、低背压凝汽器抽空气管道分开, 由原来的串联制抽空气方式改为高、低背压凝汽器并联抽空气方式和串联抽空气方式可任意切换的形式, 该方案将保证任何恶劣工况下, 能及时切换为原母管制连接方式, 确保机组安全经济运行。

三、改造效果