汽輪機調節級優化節能技術

撰稿：國網河北省電力公司電力科學研究院 郭江龍

據統計，2014年1－8月全國火電設備平均利用小時3 175h，同比下降138h，降幅比1－7月擴大83h，機組負荷率持續下降。而根據汽輪機廠家提供的熱力特性書，機組在50%～75%負荷下運行時，其熱耗率相對設計值一般增加2%～7%左右，如何提高機組低負荷下熱力性能，是機組技改提效的重要研究方向之一。

問題提出：受設計、制造和安裝工藝水平限制，現役部分汽輪機組為達到標稱的最大出力，通流面積普遍設計過大。以300 MW 機組調節級噴嘴設計面積為例，在最大出力一致的情況下，引進原西屋技術制造的機組名義面積為186cm2，比現役其他機組面積相對小30%左右，其低負荷性能優勢明顯。另外部分300 MW 機組通流改造后，當額定工況熱耗率達標情況下，機組最大出力一般會較設計值額外增加5%左右，也間接證明了部分機組通流面積過大。而汽輪機出力能力裕量和機組熱力性能二者相左，出力能力裕量越大，低負荷下機組熱力性能越差，直接影響機組的實際運行效率。

推薦方法：推薦以下3 種改造方案，方案1：對首級靜葉柵汽道實施分散或集中部分封堵，以減少首級靜葉面積；方案2：通過熱控或就地關閉最后1個開啟的調節汽門油路，運行中調節汽門不再開啟；方案3：更換首級靜葉以適當降低葉柵高度或對葉柵轉適當的角度。其中方案1和方案2的共同點是容易實施，但減少了首級的進汽度，首級和高壓缸壓力級效率下降。方案3改造工程量較大，但改造后節流損失較小，收益較大。另外方案2僅適用于采用噴嘴調節方式的汽輪機，只要汽輪機順序閥運行時，各種工況下兩側主蒸汽管不出現單側進汽，機組不出現振動即可。

應用實例：以某電廠日立技術制造的亞臨界300MW 汽輪機組為例，鍋爐設計最大流量為1 025 t／h，改造后將原設計調節級噴嘴名義面積245.3 cm2減少25%。試驗測試表明改造前后240 MW負荷下發電煤耗降低6.4g／kWh，且機組240 MW工況與300 MW 工況相比，熱耗率僅升高125.6kJ／kWh，低負荷熱力性能得到明顯改善。

建議：汽輪機調節級技改，對提高機組低負荷熱力性能作用明顯。但需要注意的是，改造并不是單純的減少通流面積，還需要采用其他輔助手段，如在主蒸汽門至高壓缸某壓力級處設計一定裕量的補汽閥，避免影響機組帶負荷能力。另外改造后，需要對原設計的滑壓運行曲線進行試驗修正，以充分發揮改造的節能效果。