火电厂汽轮机运行优化与节能降耗技术研究

引言

火力发电在我国能源供应体系中长期占据主导地位，其能源利用效率与经济性、环保性紧密关联。汽轮机是将燃料化学能高效转化为机械能的核心枢纽，其运行状态及能耗水平深刻影响全厂供电煤耗等核心经济指标。随着电力市场化改革的深化与“双碳”目标的刚性约束，火电厂提质增效、节能降耗的需求日益凸显。运行层面的优化技术因其投入成本相对较低、实施周期短、效果直接，已成为现阶段挖掘节能潜力、提升竞争力的关键着力点。本研究围绕汽轮机本体及关键辅助系统，深入分析运行中影响能耗的主要因素，重点梳理与探讨可在运行实践中应用的技术与管理优化措施，为火电厂实现绿色低碳转型提供技术支撑。

一、汽轮机本体关键运行参数的精调细控

汽轮机运行的经济性极大程度依赖于关键热力参数的设定与控制精度。主蒸汽压力和温度是核心参数，其设定值需基于机组当前负荷、设备状态（如汽缸、转子金属温度分布）及锅炉特性进行动态优化。运行中应力求避免参数大幅波动或长时间偏离设计最优值，后者将显著降低循环热效率。再热蒸汽温度的控制同样重要，其波动将加剧中低压缸的热应力，并对效率产生负面影响。凝汽器真空度是反映凝汽系统性能的核心指标，维持高真空对降低汽轮机背压、提升可用焓降至关重要。这要求运行人员严密监控循环水温度、流量以及抽气设备（如真空泵或射水抽气器）的运行状态，及时清除凝汽器换热管污垢，确保传热效率。另外，汽轮机各段抽汽参数的准确控制，关乎回热加热器的出水温度，直接影响给水温度这一重要经济指标。运行中应根据负荷变化，精细调整抽汽量，保证加热器端差在合理范围内。

二、汽轮机通流部分状态维护与性能保障

汽轮机通流部分长期处于高温高压蒸汽环境中，其状态好坏直接决定了内效率的高低。蒸汽品质管理是基础，必须严格控制过热蒸汽和再热蒸汽的钠、二氧化硅等杂质含量，防止其在通流部件（特别是高压调节级和中压第一级）沉积形成盐垢，增大流动阻力，恶化效率。运行中发现效率异常下降时，应分析盐垢沉积的可能性。高温部件氧化皮的生成与剥落是另一重要问题，尤其在启停过程中。剥落的氧化皮可能堵塞喷嘴、损伤叶片表面光洁度，甚至卡涩阀门。优化启停曲线，控制温升/温降速率，能有效减少氧化皮产生与剥落风险。此外，汽封系统（轴封、隔板汽封）的严密性对减少级间漏汽损失至关重要。运行中需密切关注汽封供汽压力、温度是否正常，利用机组振动、排汽温度等参数间接判断汽封状态，如有异常及时处理。汽轮机转子中心状态（对中度）的变化也会引起动静间隙变化，增大漏汽损失，良好状态监测不可或缺。

三、辅机系统运行匹配性与协同优化

汽轮机高效运行离不开辅机系统的协同配合。循环水泵的优化运行是节能重点。应根据季节水温变化、机组负荷需求，合理选择循环水泵的运行台数或调整其转速（若为变频泵）。目标是在满足凝汽器真空要求的前提下，最小化循环水泵总功耗。这需要运行人员掌握真空度、循环水温和循环水量之间的定量关系。给水泵耗电量巨大，其优化至关重要。通过变频改造或采用高效前置泵，配合精确的给水流量和压力控制，可显著降低给水泵电耗。充分利用高压加热器提升给水温度是循环效率提升的关键。运行中必须保障高压加热器投入率，严密监控其端差、水位和保护装置动作可靠性，防止因泄漏或保护误动导致切除。除氧器的运行压力、水位控制也需精细，确保除氧效果并维持稳定的给水泵入口压力。主蒸汽、再热蒸汽及旁路系统的管道疏水阀门的严密性与启闭逻辑优化，对减少高品质蒸

汽的无效排放损失有实际意义。

四、运行管理策略与智能技术应用

运行管理策略的科学化对挖掘节能潜力具有系统性意义。合理的负荷分配策略是基础。在有多台机组运行的电厂，应根据各机组当前效率特性曲线（非设计值）、辅机耗电差异及煤耗微增率，进行经济负荷分配计算，将总负荷优先分配给效率较高的机组。针对机组启停这一特殊工况，优化启停操作程序（如冲转参数选择、暖机时间控制、升速率/升负荷率控制、停机后盘车与保养）能有效减少启停过程中的工质与热量损失，并降低设备寿命损耗。设备状态检修（CBM）理念的贯彻也属于运行优化范畴。基于对振动、温度、油液分析、性能监测等数据的实时分析，预判设备健康状况，科学安排检修项目和时机，避免过度维修或设备带病运行，保障设备长期处于高效区间。智能技术应用是未来方向，如利用大数据分析挖掘运行数据中的优化空间，建立更精准的能耗模型与寻优算法，为运行人员提供实时操作指导（如参数设定值建议）；利用智能吹灰优化模型减少吹灰介质消耗并维持受热面清洁。先进控制算法的应用也能提升参数控制的稳定性与精度。

五、热电联产模式下的汽轮机运行优化

对于承担供热任务的热电厂，汽轮机运行优化需综合考虑电、热两种产品的需求。供热抽汽量的变化是影响机组运行工况的核心变量。运行人员需掌握不同抽汽压力、流量下机组发电功率、热耗率的变化规律（即热电负荷分配图），在满足供热需求的前提下，寻求全厂经济效益（或总燃料利用率）最高的热电负荷组合方式。低压缸最小冷却流量问题在低电负荷高热负荷工况下尤为突出。可通过改造（如增设旁路或光轴运行技术）或优化运行方式（如多机配合），规避低压缸鼓风发热风险，保障设备安全并减少无效能耗。热网的运行参数（供回水温度、流量）直接影响汽轮机抽汽参数的选择。加强热电负荷联合调度，优化热网运行方式（如利用峰谷电价合理调节热网蓄热），可有效提升全系统的能源利用效率。余热的深度利用（如利用低品位抽汽或乏汽驱动吸收式热泵提升热网回水温度）也是重要的节能途径，运行中需确保其稳定高效投运。

结论

火电厂汽轮机的节能降耗是一项贯穿规划、设计、安装、运行、维护全生命周期的系统工程。从运行实践角度出发，其核心在于基于机组实际状态与外界条件变化，对关键热力参数实施精益控制，保障通流部分及汽封系统的良好工作状态，实现辅机系统与主机的高效协同匹配，并依托科学的管理策略与智能化技术，提升整体运行管理水平。对于热电联产机组，更需统筹电、热负荷关系，优化抽汽运行方式与热网管理。实践表明，运行优化技术投入成本低、见效快、潜力巨大，是火电厂应对当前严峻挑战、迈向高效清洁发展不可或缺的重要手段。持续深化对运行规律的认识，推广应用先进成熟的优化技术，强化运行人员的精细调控能力，将是未来火电厂节能降耗工作持续深化的关键方向。

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