黔北300MW機組汽輪機節能潛力分析

劉謝　顧熙

摘 要：針對黔北電廠300MW機組通流改造后運行情況，全面分析當前影響節能經濟運行的問題，采取可行的對策措施，確保機組安全經濟運行。

關鍵詞：汽輪機；節能；分析

中圖分類號：TM621 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）04-0121-02

Abstract： In view of the operation situation of 300MW units in Qianbei Power Plant after retrofitting， this paper comprehensively analyzes the current problems affecting the economic operation of energy saving， and takes feasible countermeasures to ensure the safe and economic operation of the units.

Keywords： steam turbine； energy saving； analysis

1 概述

當前，全球及國內經濟、能源和環保形勢越來越嚴峻，燃煤發電企業的發展進入了新的關鍵時期，面臨著經濟增長方式的轉變、市場競爭、資源約束、環境保護等多方面的嚴峻挑戰。

在此大環境下，黔北電廠為提高自身效益，積極開展節能減排工作，不斷在分析和總結、優化機組經濟運行方面下功夫，查找影響機組經濟運行的突出問題，不斷調研成熟的技改技術，并應用到實際當中，提高機組經濟水平。

2 機組現狀

黔北電廠4×300MW汽輪機為東方汽輪機廠生產的N300-16.7/537/537-8 型汽輪機，由于汽輪機熱耗率普遍偏高，其熱耗率水平約為8293kJ/kW·h，比同容量等級引進型300MW機組高出200～300kJ/kW·h，造成供電煤耗高出同容量等級機組約7-12g/kW·h，該廠對4臺機組進行了通流改造，改造原則按照機組額定容量不變，優化70-100%額定負荷經濟型最佳設計，改造完畢后運行狀況良好，汽輪機熱耗平均在7963kJ/kW·h。熱耗降低330kJ/kW·h，供電煤耗降低了11.2g/kW·h。

3 節能經濟性影響分析

3.1 汽輪機通流改造后汽輪機本體節能分析

本次通流改造是當前同類型汽輪機通流改造比較晚的改造項目，改造技術成熟，改造方案最優，也是結合當前電網容量和機組運行情況開展的維持原來額定容量不變，優化70-100%額定負荷經濟型最佳設計改造方案，最大連續出力按照315MW負荷設計，全面更換高壓噴嘴組，高壓內缸，高中壓轉子，各級隔板套，高壓、中壓各級動葉、隔板、靜葉，低壓內缸，低壓轉子，低壓各級動葉、隔板、 靜葉，低壓排汽導流環，高壓、中壓、低壓各級軸封、汽封等，改造徹底，目前已達到國內同類型機組較好經濟水平。

根據1-4號機組近期性能試驗結果，1-4號機組通流改造后高中壓缸軸封漏汽率略顯偏大。根據同類型機組治理經驗，高中壓缸軸封漏汽率控制在2%是完全可以實現的，高中壓缸間軸封漏汽率偏大，影響機組發電煤耗1g/（kW·h）。針對這一結論，我廠通流改造前已經調研并采用過目前技術成熟，效果較好的接觸式汽封，但是與改造前試驗情況相比來看，效果也并不理想，目前東汽廠家改造使用的DAS汽封也能把高中壓缸軸封漏汽率降低到3%左右，效果也算不錯，真正降低高中壓汽封漏汽率，主要還是等級檢修時對整個汽輪機通流檢修調整和轉子中心的安裝問題。目前我廠通流改造時汽封間隙就是按照設計值下限安裝調整的，沒有再進行改造的必要。

3.2 熱力系統現場布置及內漏閥門節能潛力分析

經過對熱力系統現場布置和運行狀況的分析和總結，發現機組存在諸多熱力系統不完善因素，突出表現在疏水及排空門數量較多、內漏較多；尤其是軸封汽系統、加熱器疏水系統上排空放水門過多。軸封汽系統和加熱器疏水系統管道上排空門沒有任何使用價值，一旦發生閥門內漏，將嚴重影響機組真空機工質泄漏，影響機組安全經濟運行。

高加事故疏水、主蒸汽管道疏水、再熱蒸汽管道疏水、低旁前疏水、高旁后至低旁前暖管存在泄漏。高溫高壓工質直接排放至凝汽器，不僅造成能量損失，而且增加凝汽器熱負荷，影響機組真空，同時還增加凝結水泵電耗率，經過關閉#1-3高加事故疏水手動門運行對比可知，凝結水流量影響10-20t/h，大大降低機組運行經濟性。

A、B汽泵再循環泄漏，造成小機汽耗和前置泵額外耗電增加。汽輪機熱力系統改造可使機組發電煤耗下降0.95g/（kW·h），供電煤耗下降1.0g/（kW·h）。

3.3 輔助蒸汽運行方式節能潛力分析

機組原設計輔助蒸汽聯箱正常汽源為四段抽汽，但是由于輔助蒸汽用量遠大于設計使用量，同時進行通流改造后，四段抽汽壓力比原來降低0.08MPa，使用四段抽汽供輔助蒸汽壓力和流量不能滿足整個供暖系統需要，實際輔汽系統的正常投運汽源為再熱冷段蒸汽，即高品位能源用作低品位場合，造成工質有效能浪費。輔汽正常用戶為氨區用汽、低負荷軸封系統用汽、事故時臨機小機用汽、以及部分生產生活用汽，并且輔汽系統存在多路疏水用作輔汽用戶和聯箱的熱備用，將耗費一定量蒸汽。通過統計，冬季采暖用汽量平均每小時14t/h，經過計算，影響供電標煤耗7.0g/（kW·h）。每年從11月中旬到次年3月中旬為采暖供汽期，時間長達4個月，用量大，加上平時生活采暖及外送采暖用汽，每年年平均至少影響煤耗3.0g/（kW·h）。

3.4 汽輪機配汽方式節能潛力分析

部分負荷下，機組采用滑壓運行方式。制造廠提供了不同負荷下的定-滑壓運行曲線，該曲線因機組設計與制造偏差引起的實際通流能力變化、機組性能下降、背壓變化以及機組蒸汽消耗（吹灰、廠內采暖、輔汽）等因素造成同樣負荷下主蒸汽流量發生變化，不完全適合指導本機組運行。

當前汽輪機采用的滑壓曲線以調度負荷為基準，未考慮背壓對最佳主汽壓力的影響，作為機組全年運行的指導曲線是不合適的。配汽方式不合理影響機組煤耗率1.0g/（kW·h）左右。

3.5 冷端節能潛力分析

對冷卻塔進行了現場檢查發現：塔芯材料老化、填料表面臟、配水不均勻、配風不均勻，主要原因是運行時間久、冷卻塔部分填料變形、破損；噴濺裝置堵塞、脫落；配水管開裂；托架損壞等，自然風易向阻力小的區域流動，造成冷卻塔全塔配風不均勻。冷卻塔與煤場、灰庫較近，且循環水水質較差，造成淋水填料之間形成一層薄膜狀淤泥或垢類，循環水在填料表面擴散能力減弱，且增加填料區域的通風阻力，造成冷卻塔熱力性能降低。冷卻塔全塔配水不均勻；冷卻塔配水與空氣動力場不匹配。膠球清洗系統收球網處容易堵球，嚴重影響膠球系統正常投運。

3.6 熱力系統閥門管道保溫節能分析

管道及閥門保溫技術直接影響電廠能效，降低保溫外表面溫度設計值有利于降低蒸汽損耗，但會對保溫材料厚度、管道布置、支吊架結構產生影響。通過對#1-4機組熱力系統管道閥門保溫檢查發現，熱力系統管道閥門保溫多出存在超溫現象，保溫皮外部分安全色標高溫燒黑，特別是許多閥門保溫棉不完整，保溫殼損壞嚴重，檢修痕跡嚴重，閥門處超溫嚴重，散熱損失較大。按照規定，目前300MW級汽輪發電機組熱力設備管道和閥門保溫外殼溫度不允許超過50℃。管道效率低于設計98%，鍋爐效率在88%，汽輪機效率在44%，管道效率每降低1%將影響煤耗升高3.34g/（kW·h）。

4 采取對策措施

（1）通流部分改造。1號機組高壓缸效率偏低2個點，可在下次大修時按照#2、3、4機組通流改造方案改造調節級噴嘴面積，提高調節級效率。（2）對汽輪機熱力系統進行優化。分別取消#1-4機主蒸汽到夾層加熱聯箱進汽管排空管道和閥門、軸封供汽母管排空管道和閥門、軸封溢流到凝結器和到#8低加排空管道和閥門、#5-8低加正常疏水管道和事故疏水管道排空門。（3）內漏閥門治理方面。利用停機機會更換或研磨檢修內漏的高加事故疏水調節門、主蒸汽管道疏水、再熱蒸汽管道疏水、低旁前疏水、高旁后至低旁前暖管門、A、B汽泵再循環調節門。同時將A、B汽泵再循環調節門前手動門更改為電動門，當調節門內漏時關閉電動門運行。機組正常運行中對主再熱蒸汽系統上及汽輪機本體上內漏疏水氣控門在不能檢修好和確保安全的前提下，關閉其手動隔離門運行。（4）結合夏季和冬季不同背壓條件下，通過閥門管理優化（配汽優化）試驗，在確保機組調節性能滿足AGC合格率和一次調頻合格率基礎上，找出機組正常調度負荷下綜合經濟性最優的高壓調節閥流量特性，確定經常調度負荷的閥門最優開度和夏季與冬季定-滑-定運行方式蒸汽壓力控制曲線，綜合計算和試驗結果，確定汽輪機配汽方式。（5）嚴格按照冷端優化結果調度循環水泵運行方式，使循環水泵運行方式更加科學合理；鑒于冷卻塔存在填料結垢、破碎以及配風配水不均勻等問題，對冷卻塔進行節能提效改造或利用檢修機會更換冷卻塔部分變形和破損填料；疏通和加裝堵塞、脫落的噴濺裝置；修復開裂的配水管。（6）加強熱力設備、管道和閥門保溫管理和缺陷管理，對保溫外殼超溫及保溫不完善或損壞部分進行集中治理；清理優化侯班區住戶，盡量減少冬季采暖用戶，控制供汽量。（7）將全廠采暖系統進行蒸汽供暖改為熱水供暖。將凝結器循環水出水引出部分通過鍋爐煙窗入口煙氣余熱加熱后利用熱泵技術，將循環水出水加熱后集中供給采暖用戶，回水回到冷卻塔，這樣既不浪費水資源，大大減少循環水消耗量，同時也充分利用了循環水余熱和煙氣余熱，年平均可以降低供電煤耗3.0g/（kW·h）。（8）進一步調研和分析膠球系統收球率低原因，必要時進行系統改造，確保膠球系統可靠投入運行，確保凝結器換熱部件清潔。

5 結束語

通過對汽輪機側全面節能潛力分析后，找出存在問題，采取必要技術措施后，預計供電標煤耗將有6.0-8.0g/（kW·h）的節能空間，機組節能環保經濟運行將會得到提高，同時滿足國家節能規劃及治理需要，也是集團公司自身發展和利益的需要。

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