300 MW汽輪機節能降耗改造分析研究

魏志全，彭 林，袁 鋒

(1.神華國能循環流化床(CFB)技術研發中心，四川 內江 641000；2. 四川電力工業調整試驗所 ，四川 成都 610011；3. 四川白馬循環流化床示范電站有限責任公司，四川 內江 641000)

300MW汽輪機節能降耗改造分析研究

魏志全1，彭 林2，袁 鋒3

(1.神華國能循環流化床(CFB)技術研發中心，四川 內江 641000；2. 四川電力工業調整試驗所 ，四川 成都 610011；3. 四川白馬循環流化床示范電站有限責任公司，四川 內江 641000)

簡要介紹了300MW機組汽輪機主要技術參數，重點分析了軸封系統在運行中出現的故障及對經濟性的影響，采取了行之有效的解決辦法，對系統改造前后的數據進行了分析，對同型機組有借鑒意義。

汽輪機；軸封系統；運行數據；改造依據；節能降耗

0 概 述

神華集團四川白馬公司31號機組鍋爐島由法國ALSTOM公司設計制造，配套汽輪機為東方汽輪機廠生產的N300-16.7/537/537-8型汽輪機和東方電機廠生產的QFSN-300-2-20型發電機(簡稱31號機組)。31號機組于2006年4月17日通過國內168 h滿負荷試運行并投入商業運行。

汽輪機型號為N300-16.7/537/537-8型，亞臨界、單軸、雙缸雙排汽、中間再熱、冷凝式汽輪機；高壓排汽缸壓3.527 MPa，高壓排汽缸溫度302.6 ℃，中壓主汽門前壓力3.18 MPa，中壓主汽門前溫度537 ℃，額定蒸汽流量904 t/h 。

1 汽輪機軸封系統簡介

汽輪機汽封系統的主要作用是為了防止蒸汽沿高、中壓缸軸端向外泄漏，甚至竄入軸承箱致使潤滑油中進水,防止空氣漏入低壓汽缸而破壞機組的真空。

汽輪機高中壓軸封、隔板汽封采用高、低齒“尖齒”汽封，低壓軸封、隔板汽封采用斜平齒銅汽封。

軸封系統由軸端汽封的供汽、漏汽管路，主汽閥和主汽調節閥的閥桿漏汽管路，中壓聯合汽閥的閥桿漏汽管路以及相關設備組成。軸封供汽采用三閥系統，即在汽輪機所有運行工況下，供汽壓力通過3個調節閥即高壓供汽調節閥、輔助汽源供汽調節閥和溢流調節閥來控制，使汽輪機在任何運行工況下均自動保持供汽母管中設定的蒸汽壓力。輔助汽源供汽站選用了兩種汽源供汽，除機組本身的再熱冷段外，還增加了本機組以外的輔助蒸汽供汽，機組啟動或低負荷運行時由輔助蒸汽經輔助汽源站調節閥，進入自密封系統。此外，為滿足低壓缸軸封供汽溫度要求，在低壓軸封供汽母管上設置了一臺噴水減溫器，通過調節其噴水量，從而實現減溫后的蒸汽滿足低壓軸封供汽要求。

2 汽輪機運行參數分析

該機組2008年進行了一次A修后，機組長期處于運行狀態，前期參數基本穩定，但隨著運行時間的積累，汽輪機參數逐漸出現異常，主要體現在：汽輪機存在汽耗率較高的現象；汽輪機潤滑油內含水量增加；汽輪機大軸振動增加；汽輪機轉子軸向位移增大。

汽輪機運行參數的異常表現引起了公司專業技術人員的高度重視，并組織專業人員進行了具體分析，初步認為汽輪機軸封系統出現了泄漏以及汽輪機葉片可能出現了結垢。

為了檢查設備狀況，掌握機組熱耗指標，白馬公司委托四川省電力工業調整試驗所于2013年8月5日至8月7日進行了大修前的熱力試驗，汽輪機試驗數據見表1。

表1 大修前汽輪機熱力試驗數據

注：所有數據均來至于四川省電力工業調整試驗所的試驗報告。

通過分析汽輪機大修前的試驗數據，白馬公司和四川省電力工業調整試驗所的專業技術人員取得了一致意見，認為：1)機組額定負荷試驗得到的修正熱耗高于設計值(THA工況)，系統存在一定的內漏及外漏，是導致熱耗增加的原因之一；2)機組長期運行，存在一定的老化，汽封系統漏汽量增大以及通流部分可能存在結垢也是導致熱耗升高的原因(31號機組2008年進行了1次A修，已5年未A修)；3)另外鍋爐冷渣器、灰控閥使用了凝結水作為冷卻介質，低加回熱系統運行方式偏離了設計方式是導致熱耗上升的原因之一。

3 汽輪機節能降耗改造的依據

四川白馬公司通過分析31號機組A修前試驗數據，找到了為汽輪機進行節能降耗改造的方向，同時對國內同類型已做過相同技術改造的機組進行了大量的技術咨詢和資料收集工作。技術資料證明汽輪機的梳齒型齒汽封存在一定的缺陷，汽封系統漏汽量增大以及通流部分結垢導致熱耗升高，目前使用較多的蜂窩狀軸封密封可以明顯改善此項技術缺陷。汽輪機葉片結垢后通過葉片?；幚砗罂擅黠@優化汽輪機運行參數，因此公司決定對汽輪機的相關部件進行技術改造， 更換汽輪機軸封系統的全部汽封以及對汽輪機葉片進行?；幚?。

4 汽輪機節能降耗改造及試驗對比

汽輪機揭缸檢查可以明顯看出原來梳齒型密封已有部分殘缺，且銹蝕較為嚴重，這將影響到軸封漏汽量的增加。機組大修期間對所有汽封進行了更換。

汽輪機揭缸檢查時還發現，汽輪機葉片上積累的水垢較為嚴重，這可能和機組水質控制且長期運行有直接關系。通過采用國內先進的?；幚砑夹g，全部清除了葉片上的水垢，基本達到了汽機葉片出廠時的潔凈程度。

白馬公司31號機組完成機組A修投入運行后，2013年12月24日至12月25日進行了大修后的熱力試驗，以檢驗機組大修效果，汽輪機試驗數據見表2。

表2 大修后汽輪機熱力試驗數據

注：所有數據均來至于四川省電力工業調整試驗所的試驗報告。

5 汽輪機節能降耗改造的結論

通過比較汽輪機機組A修前、后在200 MW、250 MW以及300 MW工況的試驗數據可以看出以下效果：

1) 汽輪機高壓缸效率、中壓缸效率發生了明顯變化(高壓缸效率下降，中壓缸效率上升)；

2) 通過對系統閥門進行維修或更換，降低了系統的泄漏量，汽輪機蒸汽流量得到了有效降低；

3) 汽輪機修正后的熱耗分別下降了426.5 kJ/kWh、252.0 kh/kWh和174.1 kJ/kWh；

4) 汽輪機節能改造后，較大幅度地降低了機組的熱耗，取得了較為顯著的節能效果；

5) 對機組經濟性的影響(僅計算發電煤耗一項)

發電煤耗按下式進行計算。

bfd=HR/(ηgl×ηgd×29.307)

式中，bfd為發電煤耗，g/kWh；HR為汽機熱耗率，kJ/kWh；ηgl為鍋爐效率設計值(BMCR工況),%,ALSTOM提供的鍋爐效率設計值為91.9%；ηgd為管道熱耗率取99%。

在300 MW負荷情況下發電煤耗的變化為

△bfd=△HR/(ηgl×ηgd×29.307) =174.1/0.919×0.99×29.307 =6.53(g/kWh)

以31號機年運行小時數5 000 h計算，年發電量150 GWh，累計年節約煤量約為9 796 t，以公司入爐年均標煤單價815元/t計算，年節約費用近800萬元，如果機組平均負荷降低，熱耗率還將進一步降低，考慮到影響機組發電煤耗的諸多因素如機組負荷率、廠用電率、環境溫度、機組老化、排污等，節約費用只能是一個大概數字，但實際節約的費用仍相當可觀。

由此可見，大修后的汽輪機在各項參數上都有了較高幅度的增長，但在提高缸效率方面仍具有很大的空間。汽輪機通流部分的改造是提高機組效率的有力措施。通過減少軸封、隔板汽封漏汽以及減少漏汽對下一級汽流流場的擾動來提高級效率和整機效率?？傮w來看，整機改造后機組效率可提高，熱耗率下降，出力增加，效果顯著。

[1] 吳季蘭.汽輪機設備及系統[M]. 北京：中國電力出版社，2001.

[2] 景朝輝 . 熱工理論及應用[M].北京：中國電力出版社，2006.

The main technical parameters of steam turbine in Baima 300 MW unit are introduced briefly. The analysis gives emphasis on the failures occurring in the operation and the influence of gland seal system on economy. Through the successful experiences of the reconstruction, the related parameters before and after the reconstruction are analyzed, which gives a useful reference to the units of same kind.

steam turbine; gland seal system; running parameter; reconstruction basis; energy saving and consumption reducing

TK268

B

1003-6954(2015)03-0082-03

2015-02-12)