汽輪機節能優化措施分析

鄧進

摘 ? 要：電力行業內部競爭越來越激烈，煤價高企，火電廠成本隨之增加，運營面臨巨大挑戰。對三大主機設備之一的汽輪機來說，通過對汽輪機采取切實可行的節能優化措施，積極落實節能減排基本國策，使其以最小的能耗安全、穩定地運行。文章對此進行了分析。

關鍵詞：汽輪機;節能;降耗增效

南京華潤熱電有限公司二期設計、安裝亞臨界330 MW汽輪發電機組兩臺（電廠編號：#3，#4）。汽輪機為上汽廠制造的亞臨界、單軸、雙缸雙排汽、一次中間再熱凝汽式汽輪機。投產以來，機組運行穩定，并通過輔機變頻器改造、汽輪機調節級噴嘴改造、汽封改造、調節汽門閥序、流量特性優化等節能優化措施，純凝工況供電煤耗得到顯著降低。

1 ? ?降低輔機單耗

（1）高壓變頻器隨著制造技術不斷的提高、造價的降低，在電廠中得到普遍應用。南京華潤熱電有限公司機側輔機閉冷泵、凝泵采用高壓變頻器改造，均為一臺變頻、一臺工頻備用。采用變頻器后，凝泵、閉冷泵電流大大降低。變頻器改造除了降低電流，還改善了輔機啟動性能、降低了對廠用電網的沖擊。輔機根據各自負載特性調整轉速以適應壓力、流量等參數的要求，實現精準控制，避免采用閥門控制，使能量損失在閥門和擋板上，具有明顯的節能特性。

經過幾年的經驗積累和探索，綜合考慮變頻器故障率，凝泵、閉冷泵變頻器改造所產生的節能效果顯著。機側輔機單耗凝泵由原來的0.19%降至0.14%，閉冷泵由原來的0.06%降至0.03%。由此可見，應用高壓變頻器、變頻調節取代傳統節流調節的方式，是電廠節能降耗的一個重要技術手段。

（2）循泵耗電量在廠用電中占較大比重。南京華潤熱電有限公司現#3，#4機組共有4臺循泵，循環水母管可聯絡運行，其中，#6循泵可高、低速切換。兩臺機組運?時，循環?運?方式優化為：冬季?況?溫<12 ℃時，循泵?臺?速、?臺低速運?;?溫12～18 ℃時，兩臺循泵高速運行，真空≮﹣95 KPa;春秋季?況：?溫18～24 ℃時，要求循泵兩臺?速、?臺低速運?;?溫24 ～28 ℃時，要求循泵3臺高速運行，真空≮﹣93 KPa;夏季?況：?溫>28 ℃時，要求循泵3臺高速、?臺低速運?，同時，機組平均負荷應>250 MW。

南京華潤熱電有限公司在不影響最佳真空度的情況下，積極做好降低循泵單耗，取得了一定效果，達到了同類電廠中較好水平。

（3）低壓電機方面，南京華潤熱電有限公司采用高效節能電機。針對機側水泵因規格限制、初始選型不合理等造成效率偏低、能耗偏高的狀況，綜合分析切割葉輪葉片對水泵效率的影響，通過對定冷水泵等切割葉輪葉片調節水泵性能，達到節能目的，并明確了此法的使用界限及范圍。

2 ? ?調節級噴嘴改造（含缸面增設密封鍵）

南京華潤熱電有限公司汽輪機屬于反動式汽輪機，噴嘴組改造主要采用優化噴嘴流道、優化通流面積、調整噴嘴和動葉蓋度、提高噴嘴組材質、優化結構設計、汽封片重新鑲嵌、在噴嘴中分面處加裝密封鍵等措施，在不改變高壓缸調節級噴嘴組的外形結構、葉片數的情況下，達到提高整機效率和噴嘴運行的安全性、可靠性的目的。

2.1 ?優化噴嘴流道和通流面積

采用擁有自主知識產權的噴嘴組型線優化噴嘴組葉片，改善調節級動、靜葉片氣動載荷分布，減少葉柵通道二次流損失;優化子午面收縮型線及通道收縮比，降低靜葉通道前段的負荷，減少葉柵的二次流損失。

汽輪機原設計的高壓噴嘴組節徑1 028.96 mm、名義流通面積234.667 4 cm2，根據動葉節徑實際測量值重新設計、確定高壓噴嘴組節徑，根據實際計算、以往改造經驗及熱工院可以調整的通流面積，在保證整機性能及鍋爐最大蒸發量下，減小閥門節流損失、提高輪周效率和調節級運行效率。通過改造將調節級噴嘴從234.67 cm2縮小至200 cm2，既保證了機組原通流能力不變，又減少了調節汽門的節流損失，高壓缸缸效顯著提高，使發電煤耗下降約1.8 g/kWh。

2.2 ?增強噴嘴組材質

噴嘴組材質采用1Cr12W1MoV，提高噴嘴組的機械性能和使用壽命。

2.3 ?汽封片重新鑲嵌

調節級汽封片重新鑲嵌，將新阻汽片裝入隔板套后，沿隔板套內圓弧阻汽片兩側采用專用工具進行滿脹，以保證阻汽片的外圓弧與隔板套槽道底面緊密接觸。汽封間隙保持（0.80±0.05）mm，揭缸后結合復測間隙值等因素最終確定調整間隙。

2.4 ?中分面加裝密封鍵

在噴嘴組中分面加裝門型鍵，材質15CrMoA;在高、中、低壓缸靜葉持環中分面加裝密封鍵;在平衡活塞中分面加裝密封鍵減少中分面漏汽。在低壓內缸加工密封槽（槽深≮5 mm，寬度≮12 mm，加工精度Ra6.3）加裝復合材料密封條，減少密分面漏汽，有效減少5，6抽處漏汽量，從而降低5，6抽處溫度，提高5，6抽效率，降低機組熱耗。

3 ? ?高中壓缸汽封改造

汽封改造根據汽封所處位置按熱力特性要求，將汽輪機過橋汽封、中壓缸隔板汽封等23圈傳統汽封改造為布萊登汽封，并對各段汽封進行彈簧配套和汽封圈加工。

改造后汽封能適應機組頻繁啟停，隨進汽量汽封徑向間隙自行調整。機組啟動在進汽量為3%～30%額定進汽量時，汽封逐級關閉;正常運行時（40%及以上額定負荷運行），間隙減至工作間隙。停機時，進汽量減至2%額定進汽量左右時，汽封全部張開，張開間隙為（2.0±0.2）mm，工作間隙為（0.30±0.05）mm，汽封間隙采用螺旋式彈簧參與調整。

高中壓缸超標葉頂汽封采用機加工汽封塊背弧的方法進行汽封間隙調整，徑向間隙調整至（0.70±0.05）mm，揭缸后結合復測間隙值等因素最終確定調整間隙。低壓正反向2—7級隔板汽封、低壓正反向1—4級葉頂圍帶汽封徑向間隙調整至設計間隙，揭缸后結合復測間隙值等因素最終確定調整間隙。

4 ? ?系統疏水閥門的治理

通過熱力系統優化，減少疏放水、放汽系統閥門約50只;對主汽疏水進行改造，采用雙疏水閥控制優化，解決了疏水閥門長期泄漏的問題。改造后漏氣損失大大減小，降低煤耗約1.5 g/kWh。

5 ? ?結語

通過一系列節能優化措施，南京華潤熱電有限公司330 MW 汽輪發電機組純凝工況供電煤耗從改造前的315.83 g/kWh降至改造后的310.35 g/kWh，下降約5.48 g/kWh，其中，汽機節能綜合升級改造下降煤耗約3.5 g/kWh，年節省標煤約5 600 t。

目前，南京華潤熱電有限公司機組能耗水平與同類型企業相比仍有一定差距，通過技術管理進一步降低發電成本，提高機組熱效率，是南京華潤熱電有限公司今后節能降耗的重點工作。