引言
在新时期节能减排是时代发展的主旋律，全球正在不断加大减排力度，推动清洁能源发展。在我国，燃煤电厂是二氧化碳排放主要来源之一，为实现减排目标，提高燃煤电厂的能效刻不容缓。通过集中控制系统实现优化调度和实时监控，可以提高燃煤电厂的综合能效，降低能耗和排放，从而减少对环境的负面影响，推动行业可持续发展。
1汽轮机高效节能技术概述
汽轮机高效节能技术是指通过改进汽轮机的设计、运行和维护，以提高其能源利用效率和降低其能源消耗。其一，高温高压技术，采用更高的蒸汽参数，如增加蒸汽温度和压力，可以提高汽轮机的热效率。这包括使用先进的材料和冷却技术来支持更高的温度和压力。其二，回收余热利用，通过在汽轮机排出的废热中回收能量，供给其他工艺或建筑物的热能需求。余热利用可以包括蒸汽再循环、余热锅炉和余热回收装置等。其三，燃气轮机联合循环（CombinedCycle），将燃气轮机与蒸汽轮机结合起来，在燃气轮机排出的废热中产生蒸汽，进一步提高能源利用效率。这种联合循环技术广泛应用于发电厂和工业领域。其四，变工况操作优化，通过优化汽轮机在不同负荷和工况下的操作，实现最佳性能和节能效果。这包括优化燃烧过程、调整汽轮机参数和控制策略，以提高热效率和响应性。其五，涡轮机改进，通过改进涡轮机的设计和制造工艺，减小内部摩擦和泄漏，提高涡轮机的效率。这包括使用先进的叶片形状、涂层材料和减震技术，以减少能量损失和机械损耗。
2汽轮机组运行故障现象
2.1气缸体漏气量大
在烷基化装置装置背压式机组中，前、后密封都使用了梳齿型迷宫气封，其具有造价低廉、结构简单、工作稳定、危险性小、安装简便等优点。然而，在实际应用中，由于装置的轴长较大，从而影响了整个封接效果，导致泄漏。由于漏出的蒸汽较多，轴向加热区的长度大大增加，导致温升上升、胀差增大。与此同时，由于轴上凸起与气封的上、下齿对齐，造成了定位偏移，使蒸汽泄漏量持续增大，从而造成了巨大的安全隐患。
2.2隔板汽封和前、后端汽封渗漏装置
从开工至今，汽轮机前、后汽封泄漏现象越来越严重，历次大检修测得的汽封间隙a、b都在0.5~0.8mm之间。这是机械设备长时间运转时的正常使用损失，并且具有不可逆性，要想完全解决就必须对隔板阻汽片、前后端汽封组件进行整体更换，维修困难。由于隔板间的间隙增大，引起各个压力级间的汽窜，从而降低了机组的工作效率，并浪费了大量的蒸汽资源。机组大修时，对机组前、后汽封环进行改造，发现汽封间隙a和b值在0.4~0.6mm之间，说明这一现象并没有得到根本解决。据统计，在汽轮机汽封出现漏汽量大的情况下，其漏汽量高达6t/h。为此，将汽轮机轴封从梳齿式改造为蜂窝式，但改造后的改造效果并不理想，平均漏汽量仍高达3t/h左右，未取得预期效果。汽液渗漏会导致汽耗量增大、装置能耗下降、噪声污染等问题。其中，危害最大的是蒸汽窜入透平轴承润滑系统，造成机油湿度超标、润滑油乳化变质。特别是在秋、冬季，机油中的水含量高达1.2%，必须定期更换机油，以确保机组安全，对机组的平稳运行造成了极大的威胁。
3机组优化改进措施
3.1排空气管系统优化
（1）改进排空气管设计。原设计中，低压加热器组的排空气管系统存在不合理之处，例如三台低压加热器的排空气管连接在一起，通过一根管道引至凝汽器喉部。这种设计在实际运行中容易导致加热器之间的压力不均，特别是在工况变化时，部分加热器壳侧会积聚大量不凝结气体，形成气体覆盖层，显著增加传热阻力，降低加热效率。为解决这一问题，可以对排空气管系统进行改进，将壳侧处于负压的加热器排空气管单独引至凝汽器喉部，以避免气体倒流和积聚。（2）节流孔板优化。原设计中，低压加热器排空气管上的节流孔板直径过大，尽管能够充分排气，但也增加了低压加热器之间的串汽率，使部分可用蒸汽被无效地带走，导致能量的贬值，降低了系统的热经济性。经过试验和分析发现，某些加热器的节流孔板因长期遭受空气侵蚀，孔径从原设计的10mm扩大至25mm，进一步加剧了串汽现象。为了解决这一问题，可以采用直径较小且材质更耐腐蚀的节流孔板。经过计算，选用直径为5mm的不锈钢节流孔板能够满足排空气需求，并显著降低串汽率。改进后，排空气系统的效率大大提高，不仅减少了不必要的蒸汽损失，还提升了加热器的传热效果和系统的整体热经济性。
3.2控制系统优化
当前机组控制以手动操作为主，存在操作难度大、不能根据工艺生产的需要及时调节、误操作造成装置停车、不能有效防止压缩机喘振等问题。尤其在新装置的开车阶段，由于操作员经验缺乏、工艺波动、工艺设备不匹配等因素，手动操作开车会使整个开车过程延长。在本次技术改造中，应用具有机组防喘振功能的国产化控制系统，很好的解决了上述问题。防喘振控制通过引入无量纲控制算法，实现了更精确的压线操作，使得喘振控制在任何工况均可投入，自动、实时地调整控制偏差和手动操作余量，以达到节能降耗的目的。采用专业的控制算法及软件，能够保障压缩机安全可靠地自动启动、加载和自动停车，无需操作人员手动干预，使装置开车更快、更平稳，真正实现无人化操作。
3.3汽轮机设计优化
汽轮机是重要设备，发电机组的效率和煤耗水平都会受到汽轮机运行水平的影响，要结合实际情况，对汽轮机设计进行优化。在汽轮机中叶片是重要的部件，可以采用空气动力学优化的叶片形状，使用高温合金材料等更为优质的材料，提高汽轮机叶片的转化效率，减少能量损失，从而提高发电机组的整体效率。也可以在汽轮机系统中加装减震器、涡轮增压器等高效的节能设备，来减少能量损失。并根据燃煤电厂发电的实际标准和需求，对汽轮机的参数进行优化调整，例如，可以增加汽轮机的入口温度和压力，来优化汽轮机的运行工况。
3.4设备维护和检修
各项设备处于高负荷状态，长期使用将出现各类问题，需要定期进行设备维护和检修工作，使其能够长时间保持良好的运转效果，以此降低能源消耗。首先，锅炉和汽轮机在运行过程中会积累灰尘、油污和其他杂质，降低传热效率，增加能源消耗，要定期清洗锅炉和汽轮机，去除这些积聚物。其次，随着设备的使用时间增长，各个部件会逐渐老化，导致设备运行效率下降，甚至可能导致设备故障。要根据检修的实际情况，对于老化部件，要及时更换，保证设备的正常运行，避免能源损失。最后，定期监测各项设备的温度、压力、流量等运行参数，及时发现设备运行中的问题，调整设备工况以确保其高效运行，延长设备的使用寿命，降低维护成本。
结束语
通过优化燃烧系统、应用高温材料、采用蒸汽再热和再压缩技术以及废热回收利用，汽轮机的效率可以显著提高。这些节能技术的应用不仅能够降低能源消耗和减少温室气体排放，还能带来经济效益。未来，进一步研究和应用汽轮机高效节能技术将继续推动能源行业的可持续发展。
参考文献
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