發電機組節能降耗技術改造的措施

摘要：針對我國電力企業本文簡要介紹了汽輪機改造的技術形式及措施，因為能源是國民經濟的基礎資源，制約我國國民經濟建設的重要因素。發電企業加大汽輪機組改造力度，是企業節能降耗是提高經濟效益最直接、最有效的途徑其社會意義也非常重大。

關鍵詞：機組節能降耗 形式分析措施

多年來，我國電力企業和設備制造企業都在全力以赴進行機組改造。這是因為，在我國發電系統中，一些中低參數、小容量的蒸汽發電機組還在運行，這些機組的熱效率很低，且大多屬超期服役，如果將其在短期內全部拆除，從經濟上和電力需求方面來看，是不現實的。同時，一些早期安裝的高參數機組，如100～200MW機組，由于受當時設計制造水平的限制，運行時間較長，已接近或達到額定壽命，這些機組存在著效率低、煤耗高的問題。因此，將中低參數機組改造為既發電又供熱的 “熱電聯產”機組，供生產和生活用汽需要。同時用現代科學技術改造和翻新老機組，使老機組煥發青春。機組通過改造不僅可以大大降低煤耗，提高機組的經濟性，而且可以提高運行的可靠性和延長機組的壽命，這一措施無疑有著深遠的意義和較高的經濟價值。一機組改造的幾種技術形式汽輪機改造有多種技術形式，每種形式都有其特點，必須具體問題具體分析，全面考慮，達到改造的目的。1通流部分現代化改造隨著現代科學技術的快速發展和設計方法的不斷完善，汽輪機設計水平較過去有了很大提高，全新高效新葉型、全三元氣動設計技術系統、通流部分通道優化設計、自帶圍帶動葉片、高效新型整圈阻尼長葉片設計和調頻技術、彎扭型和馬刀型葉片設計等新技術在各制造廠新產品開發中成功應用。這些技術代表汽輪機領域內最新發展趨勢，通過采用這些先進技術來改造老機組將使機組的經濟性、安全可靠性及運行靈活性達到國外同類機組的先進水平。這也是國外電站行業發展的一個顯著特點。因此近幾年來，各制造廠都在努力開展機組改造工作。其中200MW機組改造已全面展開，并取得了很大成績，為以后機組通流改造積累了很多經驗。2抽汽改造汽輪機抽汽改造是利用原回熱抽汽口加大面積或利用汽缸開孔增加抽汽，供生產和生活用汽需要，實現熱電聯產；聯通管開孔抽汽也是一種特殊形式。采用較多和較容易實現的是非調整抽汽改造，要求抽汽量不大，且比較穩定，抽汽壓力允許有一定的波動，抽汽量和抽汽參數可以通過調整進汽量而小范圍調整，這種改造簡單易行，費用也低，但供汽量小，熱能利用率不夠高。根據機組本身的具體情況，也可改造成可調整抽汽，完全變成抽汽機組，實現熱電聯產，以熱定電，經濟價值較高，綜合效益及社會效益明顯。聯通管打孔抽汽也易改為可調整抽汽，機組加裝調節閥，在熱負荷較大及變化幅度較大的情況下可實現穩定的供汽參數。還有一種改造方式是將抽汽后隔板堵掉一定面積，流過的蒸汽滿足加熱器和轉子冷卻要求。這種改造簡單易行，供汽量更大，但要求供汽量比較穩定。當然如果熱負荷很穩定，量又很大，也可改造為背壓機組運行，這是另外一種形式的技術改造。總之，進行抽汽改造實現熱電聯產，既供熱又發電，是節約能源的有效途徑，是目前采用較多的一種機組技術改造形式。3改造為背壓機組改造機組以供汽為主，發電為輔，供汽負荷穩定且不要求冷凝工況運行，無熱負荷時機組停運，此時可將機組改造為背壓機組，這樣可以保證機組改造獲得最佳經濟效益。背壓可根據熱負荷來確定，根據熱力核算確定排汽口位置，將以后的各級拆除。調節系統仍可采用原系統適當進行調整。這種改造適用于生產均衡的工業企業供熱或集中供熱系統。4改造為低真空運行機組凝汽機組改造為低真空循環水供熱亦即將凝汽器循環水系統略加修改，增設管路及熱水泵等設備，并與外部熱水網相連接，在機組運行時，使循環水出口溫度升高到40～60℃或更高的溫度，以達到采暖供熱的要求。改造后，機組發電能力雖有所降低，但機組排的汽化潛熱得到了充分利用，減少了冷源損失，提高了能源利用率，使高品位的熱能用于生產高質量的電能，低品位的熱能用于采暖，實現了能源的梯級利用，而且可取代單獨供暖鍋爐，改善城鎮居民的生活環境。15安裝新的前置和后置機組這種改造是將中低參數鍋爐改為高參數新鍋爐，在原機組前加裝一臺高參數背壓機組，使排汽參數滿足原機組進汽參數要求，從而提高了機組效率，如果能同時將中低參數機組改造為抽汽機組，則綜合效益會更高。這種形式的改造，機組在運行時，要做好前后機組的運行匹配。有的電廠根據當時情況安裝了高參數背壓或抽汽機組，但后來熱負荷發生了變化，造成背壓機組不能正常運行，抽汽機組不能在最大工況下運行，甚至在冷凝工況下運行，造成設備閑置和浪費，在這種情況下可以考慮加裝后置機組，提高設備的利用率和電廠綜合經濟效益。二機組改造的一些技術措施1熱負荷的確定準確地確定熱負荷是保證機組改造成功及提高經濟性的關鍵。對于不可調抽汽改造，其抽汽量和抽汽參數只能通過調整進汽量而小范圍調整，因此確定抽汽量應根據當時的用汽情況，長時間保持穩定，以保證機組能在經濟性較佳的抽汽工況下運行，當熱負荷偏大和偏小時，再適當地采取其它措施或利用其它設備，保證改造機組的熱能利用率和綜合經濟效益。2低真空運行的一些技術措施采用低真空供暖后，需要注意的問題：（1）.內效率降低。由于采用低真空運行，末幾級在偏離設計工況下運行，降低了內效率，同時末幾級容量流量大幅度降低，造成脫流、回流，引起不穩定振動，使末幾級尤其末級動應力增大，增加了疲勞破壞的危險性。因此機組改造后，應進行末級流場和強度計算校核。（2）.因提高背壓和循環水溫，凝汽器熱膨脹增大，影響凝汽器銅管在管板上緊固的嚴密性，或者銅管內結垢或聚積從70～80℃的熱網中分離出的一些氧化物，導致傳熱惡化，使排汽溫度和端差不斷上升而無法運行。因此在運行時，需經常注意觀察和維護。 3排汽溫度的變化和機組振動問題機組改造為背壓式或低真空運行，由于末端溫度升高，低壓軸承溫度也升高，但一般升高不多，可由軸承潤滑油帶走，回油溫度略有升高。若要避免回油溫度升高太多，則可適當擴大進油口，增加進油量。同時，由于排汽溫度升高，排汽缸支承座膨脹量增加，使汽輪機后軸承抬高量增加，造成機組振動值增大，因此需進行軸承抬高量詳細核算和重新確定標高值。經計算及分析表明，若在轉子找中時考慮軸承的標高變化，不會產生振動問題。對于拆除葉輪的改造，由于轉子質量變輕，軸承比壓及靜撓度發生變化，改造后需重新計算臨界轉速及軸承靜抬高量，并要重新進行轉子動平衡試驗，保證不出現振動問題。4強度和剛度核算機組改造后，對工作條件及結構發生變化的部件如汽缸、隔板、葉片、轉子、螺栓等需進行詳細的強度和剛度核算，對改造為背壓機組還需進行密封性校核，必要時可更換螺栓材料，提高螺栓的初應力。5熱力系統為使機組改造后在滿足熱負荷的條件下提高效率和經濟性，對原有加熱器盡可能保留，但由于各抽汽口的參數可能會發生變化，因此應進行適當的調整，必要時也可取消個別加熱器。6抽汽管的布置與焊接工藝當機組改為抽汽時，抽汽口應盡量利用原抽汽口加大。如要在汽缸上開孔，為了不使汽缸剛度降低太多，一般采用一個或幾個圓孔或扁圓孔，然后采用聯箱匯聚在一起。抽汽管的材料若用合金鋼管，則焊條也需用合金鋼焊條，焊接時需整體加熱，以保證汽缸不引起較大的變形。若用奧氏體鋼焊條，雖可以冷焊，但汽缸易產生裂紋。因此，在溫度允許時最好采用碳鋼管，用結507焊條，塑性較好，焊后回火，可保證強度。在抽汽管道設計時，應注意不應有過大的附加推力作用在汽缸上，可以在管道上加裝膨脹節，以免推力過大使汽缸跑偏。7軸封系統機組改造為背壓或低真空供熱機組，使軸封端壓力升高，為了保證汽封不向外泄漏，可增加抽汽器，并將后汽封體加長，增加汽封圈數，對于背壓機組可將汽封體移到拆除級的位置。8抽汽機組的補給水改造為抽汽機組后，補給水量增加，如果是補充熱水可直接補在除氧器內，如補給水溫度較低，需加熱后補在除氧器內。也可在凝汽器喉部采用噴霧冷凝排汽，滿足補給水需要，但這種補水方法對補給水量有一定的限制。9調節和保護系統機組改造時，調節系統需進行調整或改造，對于冷凝式機組，其調節系統是按轉速——電負荷關系來進行調節的，改為供熱機組后，對于非調節抽汽，應按熱負荷來調節進汽量。為了節省投資，可采用電氣調壓系統由壓力變送器產生電氣信號，經同步器動作調速系統，調節進汽量，維持供汽壓力。機組改造為可調整抽汽機組，調節系統應進行較大改造，以便可根據熱電負荷來調節進汽量，或者調節電負荷滿足熱負荷需要。調節系統需要增加調壓器、油動機、滑閥及連接件和管路等，并需要增加調節系統進油量。對抽汽改造的保護系統，在緊急工況甩負荷時應自動切除調壓系統，強迫關閉抽汽逆止閥和抽汽調節閥（回轉隔板），并動作同步器，關閉調節閥。當抽汽壓力過高時，應有過壓保護。

技術改造時電力企業發展的永恒主題，用現代科學技術翻新和改造老機組，把他們改造為熱電聯產、集中供熱是投資少、見效快、提高經濟效益的有效途徑，在今后電網中，隨著大功率高參數機組的增加，電網供需矛盾逐步緩解，100MW和200MW凝汽機組改造為以熱定電的供熱機組將是未來改造的一種趨勢，每種改造形式都有其特點和難點改造任務即復雜又艱巨，加快發電廠技術改造和技術進步的步伐，對促進電力行業可持續發展有著重要的意義。

參考文獻：

[1]詹春輝 林琳汽輪機汽缸泵水工具的改進《機械工程師》2012年 第5期

[2]靖長財超（超）臨界機組汽輪機蒸汽溫度低風險分析及建議《神華科技》2012年 第3期

[3]曹麗華 邵長里 李勇汽輪機葉片正彎對葉頂間隙泄漏流動影響的數值模擬《汽輪機技術》2012年 第2期