600?MW超臨界汽輪機高中壓缸汽封節能改造

譚劍

摘 要：汽輪機的汽封漏汽損失對汽缸效率、熱耗率影響較大。該文針對茂名臻能熱電有限公司#7汽輪機投運至今，原安裝的傳統迷宮式汽封出現不同程度的磨損，動靜間隙增大，漏汽損失增加，導致高、中壓效率下降，熱耗率升高等問題，提出汽封改造的必要性，并通過采用布萊登汽封技術改造，實現高、中壓缸汽封及過橋汽封間隙的自調整、無碰磨、最小化，提高了高、中壓缸效率，降低熱耗率。

關鍵詞：汽輪機 性能試驗 布萊登汽封 汽缸效率

中圖分類號：TK263.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）03（a）-0011-03

茂名臻能熱電有限公司#7汽輪發電機組，是東方汽輪機有限公司引進日立技術生產的CC600/523-24.2/4.2/1.0/566/566型超臨界、一次中間再熱、三缸四排汽、凝汽式汽輪發電機組，額定排汽壓力6.9 kPa。汽輪機總級數為43級，高壓轉子有9級，其中第一級為調速級，中壓轉子有6級，低壓轉子有2×2×7級。汽輪機采用高中壓缸合缸結構，高、中、低缸汽封為傳統的迷宮式汽封。#7汽輪發電機組于2012年9月投產。

1 高中壓缸汽封改造前機組性能試驗

為了檢驗與考核機組的各項技術經濟指標是否達到合同、設計和有關規定的要求，2014年6月由廣東粵能電力科技開發有限公司對茂名臻能熱電有限公司#7機組進行了機組性能試驗。

從表1看出，高壓缸效率比設計值低1.79%，中壓缸效率比設計值低于1.22%，高中壓缸軸封漏汽量比設計值高7.1%，熱耗率比設計值僅偏高7.1 kJ/（kW·h）。

2 高中壓缸汽封改造的必要性

汽輪機汽缸效率是機組重要的性能指標，其高低直接決定汽輪機的熱耗率和機組的循環效率，進而影響機組的發、供電煤耗。

該公司#7汽輪機高中壓缸隔板汽封、高中壓缸汽封（過橋汽封）、高中壓缸軸端汽封原為東方汽輪機有限公司設計的迷宮式汽封，汽封工作間隙運行中為不可調。

汽輪機正常運行時，轉子軸振只有幾絲，是不會與汽封發生碰磨的，但是在汽輪機啟停過程中，特別是轉子在通過臨界轉速時，軸振、蓋振較大，工作間隙不可調的迷宮式汽封齒難免與轉軸發生碰磨，汽封與軸間隙增大，形成了漏汽損失，導致汽缸缸效率降低。

由表2可見，各汽缸效率的變化對機組的經濟性影響很大，因此，對#7汽輪機高中壓缸汽封進行改造的必要性顯而易見。

3 布萊登汽封技術改造

為此，該公司與哈爾濱布萊登汽封技術應用有限公司簽訂《茂名臻能熱電有限公司#7機高中壓缸汽封改造技術協議》，它包括有關高中、低壓缸汽封調整及高中壓缸汽封改造為布萊登汽封的功能設計、結構、性能、安裝、試驗和維護等有關方面的技術要求，見表3。

布萊登汽封技術原理：

布萊登汽封取消了傳統汽封背部的板彈簧，取而代之的是在每圈汽封弧段端面處，加裝了四只螺旋彈簧。自由狀態時，在彈簧應力作用下汽封弧塊是處于張開狀態而遠離轉子，見圖2；機組啟機時，隨著蒸汽流量的增加，作用在每圈汽封汽封弧塊背部的蒸汽壓力逐漸增大，當這一壓力足以克服彈簧應力、摩擦阻力等時，汽封弧塊開始逐漸關閉，直至處于工作狀態，并始終保持與轉子的最小間隙值運行，見圖1；停機時，隨蒸汽流量的減小，在彈簧應力作用下，推動汽封弧塊遠離轉子，使汽封與轉子的徑向間隙達到最大值。

布萊登汽封其技術原理，就是能夠有效的避免機組啟停過程中動靜碰磨，自動調整汽封與轉子的工作間隙，并能夠始終保持很小的間隙運行，從而提高機組運行效率。

該改造項目從2014年12月25日至12月31日已完成全部改造、調整工作，見表4。

4 布萊登汽封技術改造后#7機組性能試驗

為了核準該公司#7汽輪機的三缸效率和熱耗率，檢驗高中壓缸布萊登汽封改造效果，該公司于2015年10月邀請西安熱工研究院有限公司對#7機組進行機組性能試驗，見表5，表6。

5 布萊登汽封技術改造后性能對比

從表7中看出，中壓缸效率比改造前提高了0.33%，高中壓缸軸封（過橋汽封）漏汽量比改造前減少了3.35%，高、中壓缸隔板汽封，高中壓缸軸封（過橋汽封），高、中壓缸端部第一道軸封工作間隙比改造前減少了0.1～0.3 mm。

6 布萊登汽封技術改造后的效益分析

6.1 中壓缸效率提高后產生的效益

表2給出，#7汽輪機中壓缸效率變化1個百分點對機組發電煤耗0.41 g/（kW·h）的影響，那么，改造后中壓缸效率比改造前提高了0.33%，則其對機組發電煤耗的影響為：0.135 g/（kW·h），按機組帶額定負荷600 MW來計算，一天可節省標煤：600 000×0.135×24=1 944 000 g≈1.944 t，全年可節省標煤：1.944×365=709.56 t。

6.2 高中壓缸軸封（過橋汽封）漏汽量減少后產生的效益：

表6給出，#7汽輪機本體各項性能指標偏差對經濟性的影響量，高中壓缸軸封（過橋汽封）漏汽量比設計值大3.75%，對發電煤耗影響量為2.7 g/（kW·h），則1%高中壓缸軸封（過橋汽封）漏汽量約影響發電煤耗0.72 g/（kW·h），那么，改造前高中壓缸軸封（過橋汽封）漏汽量為9.35%，改造后高中壓缸軸封（過橋汽封）漏汽量為6.0%，改造后比改造前減少了3.35%，則其對機組發電煤耗的影響為：3.35×0.72=2.412 g/（kW·h）。

按機組帶額定負荷600 MW來計算，一天可節約標煤：

600 000×2.412×24=34 732 800 g≈34.73 t，全年可節省標煤：34.73×365=12 676.45 t。

6.3 改造后，全年共可節省標煤

709.56+12 676.45≈13 386 t。

6.4 改造后，全年共可節省資金

按該公司目前采購的山西煙煤、印尼煙煤，熱值約為5 500 kcal/kg，價格約為500元/t算，1 kg標煤約等于1.27 kg的熱值為5 500 kcal /kg山西煙煤或印尼煙煤，則全年可節省山西煙煤約：13 386×1.27≈17 000 t，全年共可節省資金約：17 000×500=850萬元。

6.5 高壓缸效率略降的原因

高壓缸布萊登汽封有部分不能閉合的現象，在下次大修時，主要對高壓缸布萊登汽封的加工尺寸、彈簧和安裝工藝質量的檢查，修復故障的布萊登汽封，以使汽封能自由滑動，防止卡澀在槽道中，保證布萊登汽封正常閉合。

7 結語

該公司#7汽輪機高中缸隔板汽封、高中壓缸軸封（過橋汽封）、高中壓缸端部第一道軸封自改造為布萊登汽封以來，從目前機組的運行狀況來看，機組的軸向位移、高中壓缸脹差及高、中壓缸膨脹均在合格優良范圍內，能滿足機組啟、停及負荷變化要求，不影響機組的啟、停速率，保證機組安全運行。機組采用布萊登汽封后取得顯著的經濟效益，證明布萊登汽封技術是具有良好經濟性和運行安全可靠性的。

參考文獻

[1] 王殿武.汽輪機設備檢修[M].北京：中國電力出版社，2005.

[2] 東方汽輪機有限公司.600MW超臨界汽輪機概述及本體結構說明書[Z].

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[4] 廣東粵能電力科技開發有限公司.茂名臻能熱電有限公司#7機組熱力性能試驗報告[Z].

[5] 西安熱工研究院有限公司.茂名臻能熱電有限公司#7機組熱力性能試驗報告[Z].