汽輪機疏水系統優化節能改造

萬 躍，晏海能

(江蘇淮陰發電有限責任公司，江蘇淮安 223002)

江蘇淮陰發電有限公司3 號汽輪機為哈汽C300/N330-16.7/538/538 產品，型式為亞臨界一次中間再熱、單軸、高中壓合缸、雙缸雙排汽、抽汽凝汽式汽輪機。3 號汽輪發電機組于2008年4 月15 日投產，適逢煤碳價格快速上漲，發電的燃料成本已超出上網電價，因此江蘇淮陰發電有限公司加大了節能降耗的措施。加強燃料管理，積極爭取計劃煤，加強入廠煤的采、制、化管理，減少煤碳損耗；積極發展供熱，對300 MW機組，每供10 t/h 汽，煤耗能降低約1 g/（kW·h）以上。3號機從設計時就選用供熱機組，在四抽壓力偏低不能滿足用戶要求時，積極增加蒸汽流量，經減溫減壓后供熱，以提高供熱量。深入挖潛，節能降耗，提高機組的運行經濟性[1]。

1 疏水系統

1.1 疏水系統閥門內漏的原因

汽輪機缸體上及蒸汽管道上配備有疏水管道及氣動閥門，按疏水管道內的壓力等將疏水管道分別連接到高壓、次高壓、中壓和低壓疏水集管，各疏水集管經疏水擴容器與凝汽器相連。在機組啟、停過程中，氣動閥門打開，以及時排放汽輪機及管道內蒸汽凝結成的水，確保機組安全運行，機組正常運行期間，氣動閥門關閉。由于在啟、停過程中，疏水氣動閥門的密封面一直被汽、水混合物沖刷，使閥門密封面受損，同時在正常運行過程中，疏水氣動閥門承受著極大的差壓，如汽機主蒸汽管道上的疏水氣動閥門，差壓達16.8 MPa 左右（閥前蒸汽壓力可達16.7 MPa，閥后與真空狀態的凝汽器相連），因而氣動閥門稍有不嚴，蒸汽就會泄漏。

3 號機投產之初就發現汽輪機一些疏水系統存在內漏現象。據統計，3 號汽輪機各疏水集管溫度都較高，內漏嚴重的溫度高達356℃。通過疏水系統內漏的蒸汽不經汽輪機作功，而且直接排入凝汽器，增加了凝汽器的熱負荷，降低了機組運行的經濟性。經試驗，機組純凝狀況下供電煤耗達345 g/（kW·h）左右。因此解決這些閥門的內漏非常必要。

1.2 疏水系統優化的指導原則

（1）疏水系統設置的目的是及時排走系統內部的積水，提高機組安全性，因此疏水系統優化不得影響機組的安全性。

（2）在充分考慮安全的前提高下，部分疏水能取消的則取消。

（3）將壓力等級相同的兩路或兩路以上的疏水合并成一路，共用一只氣動閥門，此時即使氣動閥門仍然內漏，但與兩路相比，漏量可明顯減少，達到了提高經濟性的目的。

（4）在疏水氣動閥門前加裝手動閥。為防止在運行過程中，氣動閥門內漏嚴重，可關閉手動閥，減少漏汽量，提高經濟性。

1.3 疏水優化主要項目

（1）疏水管道合并，在母管上增加了疏水電動閥和手動閥。主要有一抽、二抽及三抽、四抽至除氧器及小機五抽、六抽電逆止閥后疏水與電動閥前疏水合并成為一路，排本體疏水擴容器，疏水電動閥前加裝手動閥門。

（2）取消多余的疏水閥及管道系統。主要有1 號、2 號、3 號高加危急疏水管、5 號、6 號、7 號、8 號低加危急疏水管上的所有排地溝放水閥。6 號低加至7 號低加疏水管上的放空氣閥及排地溝放水閥。7 號低加至8號低加疏水管上的放空氣閥及排地溝放水閥。

（3）將軸封溢流氣動閥前增加一路排汽管到8 號低，將軸封溢流汽引到8 號低加，以進一步提高經濟。

2 優化效果

疏水系統優化后，汽輪機疏水系統的內漏現象有明顯好轉，各疏水集管的溫度均不超過80℃。因無法測得疏水閥門泄漏量，也就不能按泄漏量直接計算其對機組經濟性的影響。因此利用比較疏水系統優化前后的汽耗和熱耗來進行比較。

優化前、優化后的部分參數如表1、表2 所示。通過比較，可發現優化后機組的經濟性有明顯提高。

2.1 汽耗比較

雖然汽耗比較不能作為定量計算的依據，但定性比較則簡潔明了，適合生產現場進行初步的比較。為了簡單地對疏水系統優化的效果進行比較，可以計算優化前后的汽耗率進行比較。比較時選取表1、表2 中的平均值。

優化前的汽耗率：

優化后的汽耗率：

汽耗率下降了：

優化后汽機的效率提高：

扣除真空對汽耗的影響。小修后因循環水溫度下降，排汽溫度下降了3.17℃，排汽溫度37.21℃對應的排汽壓力為6.35 kPa，34.04℃對應的排汽壓力為5.33 kPa，按哈汽廠提供的修正曲線，可將機組效率提高1%。因此扣除真空對汽耗的影響，疏水系統優化可使汽輪機的效率提高值為2.99%-1%=1.99%

由上可見，雖然優化后四抽供熱及熱再供熱的流量上升了4.75 t/h，但汽輪機汽耗明顯降低，機組的經濟性有了明顯的提高。

2.2 熱耗比較

2.2.1 計算及修正方法

以實測省煤器入口主給水流量為依據，再計入減溫水、不明泄漏量等輔助流量，求得主蒸汽流量、再熱蒸汽流量等。

軸封各段漏汽流量、高壓門桿各段漏汽流量以設計值為基礎，按照試驗主蒸汽流量和設計主蒸汽流量的比例進行折算。

1 號高加熱平衡：

2 號高加熱平衡：

3 號高加熱平衡：

除氧器熱平衡：

利用正常業務的非正常組合實施欺詐目前已成為業界普遍存在的痛點，如何在第一時間發現黑客的可疑行為避免造成經濟損失成為越來越重要的研究方向。本文基于交易序列利用馬爾科夫、概率后綴樹等機器學習算法，通過對交易日志數據的訓練，形成正常交易序列和異常交易序列特征模型，在黑客欺詐攻擊成功前及時發現惡意試探行為，并進行預警和處置，避免完整欺詐模式的形成，可以有效防止未知復雜欺詐攻擊事件的發生和蔓延。

除氧器流量平衡：

給水流量：

式（1—6）中：Ggs為通過高壓加熱器的給水流量，t/h；Gjq為加熱器進汽流量，t/h；Gjs，Gcs為加熱器進、出口水流量，t/h；hjs，hcs為加熱器進、出口水焓，kJ/kg；hjq，hss為加熱器進汽、疏水焓，kJ/kg；下標中1，2，3，4 分別為1～3 號高加及除氧器；Gcd為除氧器水位變化當量流量，t/h，水位下降為正；Gfq為除氧器放汽量，t/h；hfq為除氧器放汽量的焓值，kJ/kg；Ggj，Gzj為過熱減溫水及再熱減溫水流量，t/h；Gbm為漏入給水泵的密封水量，t/h。

表1 疏水系統優化前參數

表2 疏水系統優化后參數

式（1—6）中有Ggs，Gjp1，Gjp2，Gjp3，Gjp4，Gcs4共6個未知數，可以聯立求解得到給水流量與各加熱器進汽流量。

主蒸汽流量：

式（7）中：Gzq為主蒸汽流量，t/h；Gqbd為汽包水位變化當量流量，t/h，水位下降為正；Glm為鍋爐側明漏量，t/h；Gbm為系統不明漏量計入鍋爐的部分，t/h。

式（8）中：Glz為高壓缸排汽流量，t/h；GA2為高壓門桿一檔漏汽至再熱管道流量，t/h；GB為高壓門桿二檔漏汽流量，t/h；GE為高壓缸軸封漏入中壓缸流量，t/h；GN，GM為高壓缸后軸封及平衡盤漏汽量，t/h。

再熱蒸汽流量：

式（9）中：Gzr為熱再熱蒸汽流量，t/h。

熱耗率：

式（10）中：HR為熱耗率，kJ/（kW·h）；hX為對應各流量的焓值，kJ/kg；P為發電機功率，MW。

2.2.2 計算結果

以優化前工況6 熱耗計算為例，經過計算，熱耗為8 623.8 kJ/（kW·h）。疏水系統優化后，以優化后工況2熱耗計算為例，經過計算，熱耗為8 394.2 kJ/（kW·h）。疏水系統優化后，汽機效率提高（8 623.8-8 394.2）/8 623.8=2.66%。

如前所述，真空對熱耗的影響，按哈汽廠提供的修正曲線，可將機組效率提高1%。因此3 號機疏水系統優化使機組的效率提高了2.66%-1%=1.66%。按檢修前機組的供電煤耗332.4 g/（kW·h）計算，疏水系統優化使機組的供電煤耗下降值為332.4×1.66%=5.5 g/（kW·h）。按330 MW 機組年發電20 億kW·h 電計算，可節標煤1.1 萬t，按標煤價1150 元計算，全年節約1265 萬元。

2.2.3 環境效益

由上所述，該項目年節約標煤1.1 萬t，按全年平均原煤熱值19 254 kJ/kg、平均收到基硫份0.8%計算，全年可減排SO2為1.1×7000/4600× 0.8%× 64/32×10 000=267 t，環境效益顯著[2，3]。

3 結束語

汽輪機疏水系統內漏是運行中普遍存在的現象，由于疏水閥前后差壓較大，對閥門沖刷較嚴重，而且現代大型機組啟停費用較高，難以因疏水閥門內漏而立即停機檢修，因而造成疏水系統內漏現象比較普遍，通過疏水系統優化可顯著減少漏量，以達到節能的效果。

[1]ASMEPTC6—2004，汽輪機熱力性能考核試驗規程[S].

[2]劉 凱.汽輪機性能試驗不確定度分析方法的探討[J].江蘇電機工程，2007，26（4）：1-5.

[3]錢宇峰.某600 MW 機組低壓加熱器疏水不暢原因分析及處理[J].江蘇電機工程，2012，31（1）：72-74.