典型600MW汽輪機組熱耗高的原因分析及改進措施

楊超

摘 要： 600MW汽輪機組因為各種各樣的原因都會出現實際熱耗比設計熱耗要高，導致其消耗的煤電等消耗增加，嚴重降低了機組的經濟性，因此筆者以CLN600-24.2/566/566型汽輪機組為例，對600MW汽輪機組熱耗高的問題進行了研究，分析了CLN600-24.2/566/566型汽輪機組的技術要點，隨后指出了其熱耗高的主要原因，并且根據原因指出了相應的改進措施。

關鍵詞： 汽輪機組；技術要點；熱耗；改進措施

引言：600MW汽輪機組發電技術已經有幾十年的歷史，在科技性上以及環保性上都表現非常優秀，很多國家采用了這種發電技術。美國、俄羅斯等在上個世紀中期就開始對這行技術進行研究，我國在這方面的起步比較晚，在上世紀的90年代才開始引用600MW汽輪機組用于火力發電。CLN600-24.2/566/566型汽輪機組熱耗率高達不到設計的標準，這其中的原因有很多，并且這個問題是比較普遍的，因此有必要對此進行深入的討論。

一、600MW汽輪機組的技術要點

（一）600MW汽輪機組技術參數

CLN600-24.2/566/566型汽輪機組的主汽壓力、溫度、流量等分別為24.2MPa、566°C、1660.7T/h，再熱蒸汽流量、溫度分別為414.1T/h、566°C，低壓氣缸的排氣壓力和給水溫度分別為11.8KPa和280.4°C。當CLN600-24.2/566/566型汽輪機組在4.3/5.5KPa的設計背壓下工作時，其順時針轉速可達3000r/min。

（二）600MW汽輪機組本體結構設計要點

CLN600-24.2/566/566型汽輪機組應用了600MW汽輪機技術制造的低壓氣缸，其高中壓氣缸采用改了雙層缸的結構，是使用三菱技術制造的，所有氣缸的設計都由哈汽和三菱共同完成[1]。CLN600-24.2/566/566型汽輪機組的冷卻蒸汽共有兩股，其中一股冷卻蒸汽從高壓排氣區流出，用于進氣區高溫位置的冷卻，另外一股來自機組一級動葉的根部縫隙，這一股冷卻蒸汽因為動葉前后的壓差不同而產生流動，用于冷卻轉子的表面，不直接用于冷卻566°C的蒸汽[2]。CLN600-24.2/566/566型汽輪機組的低壓動葉片采取的是縱樹型葉根結構方式，其中的1級葉片為圓弧形，最后一級葉片的根部采用了三菱設計的1029mm型，在滑銷系統上有四個貓爪形的支托位于軸承箱上，支托通過一個可以在上面隨意滑動的裝置和軸承箱連接在一起，軸承箱和高中壓氣缸以及低壓氣缸是通過中心梁連接的。

二、600MW汽輪機組熱耗高的主要原因

（一）氣缸效率低

氣缸的效率在CLN600-24.2/566/566型汽輪機組運行過程中是非常重要的參數，直接對機組的經濟性有著影響。考察氣缸效率的標準為氣缸在運行時真正焓降與理想焓降的比例，通過對CLN600-24.2/566/566型汽輪機組進行觀察，其高壓氣缸、中壓氣缸、低壓氣缸工作分別為84.21%、92.13%、81.52%，而相對應的設計效率分別為86.43%、91.31%、93.76%，實際熱耗7960.62KJ/kWh，而設計熱耗為7564KJ/kWh[3]。可以看出高壓缸和低壓缸的工作效率都比設計效率要低，中壓缸則超出了設計效率，導致整體的的熱耗要比設計熱耗高很多。

（二）軸封的漏氣量大

CLN600-24.2/566/566型汽輪機組的高壓氣缸和低壓氣缸是處在同一個外缸內的，并且都采用了單流雙鋼的結構模式，為了平衡推力讓其內部的蒸汽呈反方向的流動方式。高壓氣缸和中壓氣缸通過軸段的過橋氣封連接，因此部分氣流可以從高壓氣缸進入到中壓氣缸用來冷卻轉子。但是高中壓缸之間的連接軸沒有支撐，氣流從高壓氣缸向中壓氣缸流動的時候會產生比較大的晃動，晃動會磨損過橋氣封。在CLN600-24.2/566/566型汽輪機組投入使用1年后進行測試得知，機組運行的時候高壓氣缸漏向中壓氣缸氣流為38.2t/h，比設計漏氣量高了27.3t/h，增高的漏氣量使得熱耗高了12KJ/kWh。

（三）背壓偏高

主蒸汽壓力、溫度以及再熱蒸汽溫度、背壓等都會對CLN600-24.2/566/566型汽輪機組運行時的熱耗產生影響，其中背壓是對熱耗影響最大的一個因素。在CLN600-24.2/566/566型汽輪機組的運行過程中，凝氣設備的作用的是使汽輪機排除的蒸汽凝結，以此來保持汽輪機口的真空狀態，當蒸汽在進入汽輪機的時候就可以最大化的膨脹，以此來降低背壓，實現機組焓降的理想化，最終提高汽輪機組的經濟性。如果想要得到越理想的焓降，背壓就要盡量降低，機組就會有更高的工作效率[4]。通過對CLN600-24.2/566/566型汽輪機組進行試驗得知，由于凝氣設備性能不達標，使其背壓達到了8.54kPa，而設計背壓為5.88kPa，熱耗為3.5.13KJ/kWh，設計熱耗為0。

三、600MW汽輪機組熱耗高的改進措施

（一）氣缸檢修

針對熱耗高的問題工作人員對氣缸了拆解，拆解之后發現高中壓缸間得徑向間隙過大，其中葉頂組汽片的間隙超過了設計間隙的1.5倍以上，檢修人員對所有的葉頂組汽片做了更換，同時為了汽片間的孔隙降至設計值以下，特地雇傭專業人員將汽片間隙值降低了0.1mm，在調整的同時對葉片進行測量，確保其無限接近理想運行狀態。

（二）調整軸封以及門桿的漏氣量

在檢修氣缸的同時對軸封加裝了智能監視點，用以檢測軸封的氣源。具體操作方式就是在原來軸封的管道中加裝一個隔氣閥門，在閥門上安裝軸封調節閥、旁路閥、前后截止閥等設施[5]。同時也在低壓氣缸的軸封上加裝了溫度測量系統，前后軸封的其支氣流管道上安轉了壓力表，這樣就可以保證高壓氣缸的軸封不過量漏氣，使CLN600-24.2/566/566型汽輪機組的高中壓缸之間蒸汽流量正常，降低熱耗。

（三）對背壓的熱耗率進行修正

經檢驗，背壓升高的主要原因就是因為真空嚴密性除了問題，因此在檢修之前對機組所有的漏點進行檢查，可采用檢漏率在1.0×10-8mbarL/s以下的UL300型氦質譜檢漏儀，經過檢查改進后，真空嚴密性有了明顯的提高。此次檢查發現3號氣缸以及高壓氣缸軸封與氣缸連接位置有缺焊形象，工作人員及時對缺焊位置坐了補充，同時也處理了很多小的漏點，檢修完畢后經測試背壓和熱耗都已經達到了設計值以下。

結束語：綜上所述，600MW汽輪機組在運行過程會因為很多原因出現熱耗高的問題，本次針對CLN600-24.2/566/566型汽輪機組的分析發現其存在氣缸效率低、軸封漏氣量大、背壓偏高等問題，嚴重增高了機組的熱耗。經過檢修后各項數據都達到了設計值標準，有效提升了CLN600-24.2/566/566型汽輪機組的經濟性。

參考文獻

[1]薛清元，李輝，丁常富，等.600MW等級亞臨界機組超超臨界改造的熱力系統設計分析[J].汽輪機技術，2018，06（1）：35-38.

[2]陳顯輝，雷曉龍，鄧宇，等.東方超臨界600MW汽輪機通流改造及性能評價[J].東方汽輪機，2018，21（2）：40-46.

[3]張磊，張俊杰，馮立國，等.亞臨界600MW汽輪機通流改造技術方案研究與應用[J].中國電力，2018，23（4）：89-95.

[4]張鵬，從躍磊.600MW亞臨界汽輪機提溫增效改造效果評價[J].節能技術，2018，16（1）：79-83.

[5]徐星，譚銳.600MW級超臨界機組通流改造方案比較[J].熱能動力工程，2018，08（2）：148-152.