布萊登汽封技術(shù)在超臨界600MW汽輪機上的改造應用

龍勇

【摘 要】本文分析了汽輪機效率下降的主要原因，介紹了布萊登汽封的主要技術(shù)特點及布萊登汽封在某廠600MW汽輪機汽封的改造應用。

【關(guān)鍵詞】火電廠；汽輪機；熱耗率；布萊登汽封；改造應用

前言

隨著電力資源需求的日益飽和穩(wěn)定，電廠行業(yè)內(nèi)部的競爭越來越激烈。同時，伴隨煤炭價格的攀升，火力發(fā)電廠的生產(chǎn)成本也隨之增加。對于發(fā)電站三大主機設備之一的汽輪機來說，如何通過對汽輪機進行節(jié)能降耗改造，降低生產(chǎn)過程的能源損耗，提高汽輪機效率，這對于提升企業(yè)的經(jīng)濟效益來說有著極其重要的作用。布萊登汽封采用可調(diào)式汽封，隨著機組啟動運行工況的變化，汽封間隙能自動進行調(diào)整，始終保持在最佳間隙狀態(tài)，能明顯提高汽輪機在啟動時的安全可靠和正常運行下的經(jīng)濟性。因此在國內(nèi)外的汽輪機節(jié)能改造中得到了廣泛的運用。

1 汽輪機效率下降的主要原因

（1）高、中、低壓缸汽封泄漏

火力發(fā)電廠的汽輪機一般分為高、中、低壓缸。國產(chǎn)600MW及以下機組大多使用的是老式梳齒汽封，老式梳齒汽封的高齒經(jīng)過長時間的運行后，由于大軸彎曲、轉(zhuǎn)子振動、結(jié)垢、漏氣沖刷、倒伏等多種原因，導致實際汽封間隙增大，容易造成汽封泄漏明顯增大，因此會導致汽輪機運行中各缸體效率下降。因為從高壓缸、中壓缸至低壓缸，隨著蒸汽參數(shù)的降低，高、中壓缸汽封泄漏引起汽輪機效率下降最為明顯。

（2）中、低負荷下高壓調(diào)節(jié)閥節(jié)流損失

一般情況下，在啟動和低負荷時，采用節(jié)流調(diào)節(jié)，帶上一定負荷后轉(zhuǎn)為噴嘴調(diào)節(jié)。機組在中、低負荷時，高壓調(diào)節(jié)閥處于部分開啟的節(jié)流狀態(tài)，重疊度大，因此節(jié)流損失也較大，機組熱耗增大，效率下降。

（3）汽輪機排汽壓力過高

在機組的啟停或運行過程中，由于凝汽器冷卻水管管壁結(jié)垢、轉(zhuǎn)子彎曲超標、汽封漏汽量大、循環(huán)水濾網(wǎng)濾水效果查等多種原因會導致凝汽器端差增大，汽輪機排汽壓力升高，引起汽輪機效率下降。

2 布萊登汽封的主要技術(shù)特點

如圖1、2、3所示，布萊登汽封取消了傳統(tǒng)汽封背部板彈簧，在汽封弧塊端面加裝了四支螺旋彈簧，汽封弧塊在彈簧應力作用下使汽封弧塊遠離轉(zhuǎn)子。機組啟機時，隨著進汽量的增加汽封弧塊開始閉合并最終達到與轉(zhuǎn)子保持最小間隙值運行，也就是說布萊登汽封在小蒸汽流量下是張開的，在一定的設計蒸汽流量下是閉合的。

汽封磨損或最大磨損是產(chǎn)生在機組啟、停機尤其是熱態(tài)啟動過臨界時，此時機組是在小蒸汽流量下運行。布萊登汽封技術(shù)性能設計一般是在機組主蒸汽流量在3%左右時汽封開始逐級關(guān)閉，而此時恰是小蒸汽流量，汽封弧塊是處于張開狀態(tài)，最大張開間隙一般在1.8-2.2mm，能夠有效的避免與轉(zhuǎn)子的碰摩，從而避免了汽封的磨損，提高了機組運行的經(jīng)濟性和安全性并且效果持久。

概括來說，布萊登汽封具有如下技術(shù)特點：

（1）主動安全性特點。這主要體現(xiàn)在機組在啟機過程中，在彈簧張力的作用下汽封主動遠離轉(zhuǎn)子，使機組啟動更加平穩(wěn)順暢。

（2）被動安全性特點。這主要體現(xiàn)在機組在機組在事故狀態(tài)下可有效避免事故擴大化。布萊登汽封是靠作用在汽封背部的蒸汽壓力克服彈簧的張力而處于關(guān)閉狀態(tài)的，當機組突發(fā)事故時，機組自動切斷蒸汽，此時，通流部分蒸汽壓力驟減，布萊登汽封失去了作用在汽封背部的蒸汽壓力，汽封在彈簧張力的作用下迅速張開，避免了轉(zhuǎn)子惰走時與汽封發(fā)生碰磨，從而有效的防止轉(zhuǎn)子彎曲、“抱死”等惡性事故的發(fā)生。

（3）減少軸封漏汽，避免油中含水現(xiàn)象，減少機組運行安全隱患。

（4）由于轉(zhuǎn)子質(zhì)量偏心或動不平衡，而轉(zhuǎn)子擺動，由于布萊登汽封工作間隙較小，由于阻尼加大抑制轉(zhuǎn)子擺動效果明顯，轉(zhuǎn)子運行更加平穩(wěn)。

3 布萊登汽封在某廠超臨界600MW汽輪機汽封改造中的應用

某廠汽輪機為哈爾濱汽輪機廠生產(chǎn)的超臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、凝汽式汽輪機。汽輪機具有八級非調(diào)整回熱抽汽。汽輪機額定轉(zhuǎn)速為3000r/min。汽輪機本體配同軸主油泵，潤滑油系統(tǒng)采用透平油工質(zhì)，調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用抗燃油工質(zhì)。汽輪機型號為CLN600-24.2/566/566型汽輪機，最大功率667MW，額定蒸汽參數(shù)為主蒸汽（高壓主汽門前）24.2MPa/566℃、再熱蒸汽（中聯(lián)門前）3.866MPa/566℃，排汽壓力為5.8kPa，額定主蒸汽流量為1672.42 t/h，最大主蒸汽流量為1900 t/h，給水溫度為275℃。

該機組于2011年年底投產(chǎn)，于2017年大修時進行了高中壓汽封改造，將原來的老式梳齒汽封改成了布萊登汽封。其中，高中壓缸部分汽封改造了23圈布萊登可調(diào)式汽封，更換了高壓缸調(diào)節(jié)級阻汽片共4道、高壓葉頂阻汽片9級共42道、中壓葉頂阻汽片6級共30道、調(diào)整低壓葉頂阻汽片共44道，重新調(diào)整了高中壓內(nèi)、外軸封、低壓缸隔板汽封、低壓軸封。

改造后，改機組一次性啟動成功，并且過臨界時#1、#2軸瓦振動較改造前有明顯降低。

4 該廠超臨界600MW汽輪機在布萊登汽封改造應用后的經(jīng)濟性

該廠600MW汽輪機在經(jīng)過改造布萊登汽封后，經(jīng)過機組熱效率試驗，大修期前的試驗熱耗平均為7833kJ/kW.h，大修后的試驗熱耗平均為7693 kJ/kW.h，比大修前試驗熱耗降低了140kJ/kW.h，改造后汽輪機熱耗明顯降低，取得了良好的經(jīng)濟性。這得益于改造布萊登汽封后，汽封工作間隙的減小，級汽封漏汽量的減少，不僅使級作功能力、效率增加，同時也減少了級汽封漏汽對主流場的擾動，從而提高了機組的整機效率。

5 結(jié)論

該廠600MW汽輪機在經(jīng)過改造布萊登汽封后，汽輪機熱耗比改造前降低了140140kJ/kW.h，改造后汽輪機熱耗明顯降低，取得了良好的經(jīng)濟性。布萊登汽封自1995年由美國布萊登工程公司引入我國以來，迄今已有近900余臺各種類型機組采用了布萊登汽封技術(shù)，歷經(jīng)二十余年，先后有500余臺機組甚至經(jīng)過兩次以上大修揭缸的檢驗，眾多實踐已充分證明了布萊登汽封具有良好的經(jīng)濟性和運行的安全可靠性，取得了顯著的效果，實踐證明是成熟可靠的汽輪機節(jié)能改造應用技術(shù)。

參考文獻：

[1]王成鑫，淺談汽影響汽輪機運行效率的原因與改進對策，中國科技投資

（作者單位：貴州興義電力發(fā)展有限公司）