山東某電廠汽輪機節能與經濟性比較分析

惠坤龍,朱凱麗,呂 曌,張 咪

（西安石油大學 機械工程學院,西安 710065）

山東某電廠汽輪機節能與經濟性比較分析

惠坤龍,朱凱麗,呂 曌,張 咪

（西安石油大學 機械工程學院,西安 710065）

當下國家大力開展節能減排工作，尤其是火電行業的大型汽輪機組，已經成為節能改造的重中之重，本文就目前我國山東地區火電力行業裝備的幾種型號國產600MW汽輪機組進行了對比分析，并比較了各型機組的節能降耗措施。

600MW汽輪機；節能降耗；效能優化

目前國內多數火電企業裝備有各型國產600MW超臨界汽輪機組，但是在節能減排，降耗提效的壓力下，600MW汽輪機組的熱耗率要高于設計值等缺點就顯得尤為突出。主要原因可以歸結為以下的幾點：汽缸效率略低、背壓略高、軸封及門桿漏汽量稍大、熱力系統的泄露、高壓加熱器端差略高。其中導致汽缸效率偏低的原因[1]包括：通流部分結垢和汽封間隙較大。也有可能是因為隔板的制造或葉片的制造工藝沒有達標等。以下分別列舉并比較了山東某電廠兩種不同型號汽輪機組系統的問題和節能改造措施。

1 上汽中間再熱式汽輪機的節能與經濟性

上海汽輪機廠生產的2*600MW超臨界機組，由單個軸、三個內缸以及四個排汽管道組成的中間型再熱式汽輪機組系統。當該機組處于VWO的工況時，其功率最高可以達到674MW左右，機組的連續出力最高也能到650MW，因此該機組可輸出的額定功率可達600MW。機組的主蒸汽閥門額定蒸汽壓力是24MPa，背壓的設計值為5.0kPa，主管道蒸汽和再熱循環蒸汽都是560℃。

1.1 主體存在問題及改進措施

該型汽輪機本體存在的問題主要是機組系統中高壓、低壓以及中壓內缸的缸效率值都比較低，同時機組系統中的第五及第六段抽氣的溫度較高于正常值，再從汽輪機組系統的具體運行狀況可知，高壓及中壓內缸的實際效率比平均數值要低1.5%和3.0%左右，并且第五及第六段抽氣的溫度較設計數值高出30-50℃。除此之外，該型機組葉片頂部固定安裝了鑲嵌型的高低梳齒式汽封裝置，而其軸端及缸內隔板則分別使用梳齒型和高低齒型汽封裝置。如果在日常的巡檢和維護過程中，這些汽封裝置都沒發生磨損等現象的話，則證明這些汽封裝置的設計使用間隙較大且密封不夠嚴密，結果使得內缸的熱效率數值不高[2]。針對這些本體的問題，可以先使用更換不同型號的閥門來暫時解決因為密封問題而發生的蒸汽泄漏；當然為了最終徹底消除因密封不實而發生的泄漏問題，則需利用汽輪機組系統停車大修維護時對汽封裝置進行升級改造，從而提高汽缸的熱效值。

1.2 軸封系統問題及改進措施

該型機組系統的軸封裝置在設計之初并沒有添加可調節的隔離閥門，而且低壓內缸的軸封裝置上也沒有設置測溫口和疏水口等。這些缺陷都會造成整體的軸封裝置壓力升高，尤其是高壓內缸的軸封裝置處蒸汽的泄漏量增加，無法及時優化調整其他各處軸封裝置的壓力，致使泄漏蒸汽凝結的水滴滲進機組系統的潤滑油中。針對這些問題和漏洞，主要的解決方案是在機組系統的升級改造過程中積極與有關科研機構和高校進行強強合作，以便進一步提高發電企業的科研實力，掌握核心的機組系統研制技術，最后增強企業的整體競爭力。

1.3 疏水系統問題及改進措施

該型汽輪機組系統中所使用的熱力及本體疏水通道等系統的體積都比較大，機組系統兩側中被各類數量繁多的管道占據，因此各個閥門極易發生蒸汽的泄漏。這樣一來除了降低整個機組系統的功率以外，一方面還會導致大量高壓蒸汽竄漏到凝汽器之中，進而增加凝汽器的熱負荷，并降低其真空度；另一方面有可能造成疏水收集管道及其擴容器間存在過大的壓力差值，進而導致它們間的連接裝置因溫差而斷裂，最后致使外界空氣吸入凝汽器；此外還可能發生諸如熱流蒸汽由疏水通道回流入機組系統中，進而造成蒸汽內缸進水，并導致機組系統停、開車過程時內缸中的溫度差異太大等狀況。針對以上這些問題，發電企業可以由機組系統的安裝階段起就開始進行技術優化改進工作，比如對于機組內各處關鍵位置的蒸汽閥門應及時設置紅外的測溫設備，以便能實時監控和檢測蒸汽泄漏情況。同樣一旦有泄漏情況發生，則應盡快對漏氣閥門進行必要的維修或直接更換處理。

2 烏沙山600MW汽輪機及熱力系統能耗分析

2.1 機組系統的現狀分析

該型號汽輪機組系統是由哈電集團制造生產的，其具有一次性中間型再熱系統，超臨界系統，單個軸和三個內缸及四向排氣，高壓與中壓混合內缸，可凝汽型等特點[3]。機組系統在設計通流裝置時采取了反動和沖動型的組合模式。當高壓蒸汽進入機組內缸時，首先要通過一個沖動型調節葉級，接著再通過九個反動型高壓葉級，最后經過外缸底部的2個排氣閥口進入到再熱裝置中。而通過中壓內缸的蒸汽則要經過六個反動型葉級后，再由中壓內缸頂部的排氣閥口進入到中壓與低壓內缸的連接管路中，最后依次進入到1、2號低壓內缸之中。此外，1、2號低壓內缸都是雙分流型構造，從中壓內缸進入的蒸汽通過七個發動型葉級之后，再由每個級端的排氣排出，接著蒸汽進入到每個低壓內缸底部的凝汽裝置中，最后由內缸底部的抽氣閥口抽出供給給水的加熱。

2.2 降低能耗的措施

依照機組系統各個葉級的汽封裝置運行以及內缸形變的不同狀況，及時記錄并測量需改造優化的汽封裝置和封槽的大小尺寸，以及各葉級汽封裝置間縫隙大小等參數，再通過嚴密的公式計算、精準加工、調試安裝等環節，將每個葉級上的每個汽封裝置以及彈簧等都可以做到嚴絲合縫，最后有效提升機組系統整體的節能及安全性能。經過相關技術的升級改造，該型機組在額定600MW的工況時，可收可放的智能刷型汽封裝置可以把中壓內缸中的熱效率提升0.5個百分點，減少熱量消耗可達26KJ/kW?h左右，并最終使發電企業的燃煤消耗降低 1.0g/kW?h。

[1]余鑄鐘.國產超臨界600MW汽輪機效能優化分析[J].科技視界.

[2]石正洋.600MW汽輪機節能與經濟性改進措施初探[J].設備管理與改造.

[3]余鑄鐘.烏沙山600MW汽輪機及熱力系統節能實踐研究[D].華北電力大學,2016(05).

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.150