200MW汽輪機組提效降耗科研分析

王晉 張高云

摘要：王坪發電公司年煤耗396.17g/kwh，公司組織行業專家對王坪發電公司汽輪機進行了初步能耗診斷，針對汽輪機存在缸效低的問題，提出改造意見。王坪發電公司決定對#1汽輪機進行大修，通過對存在問題進行改造，達到提高缸效、降低煤耗的目的。

關鍵詞：提高缸效;降低煤耗

一、立項原因或背景

山西漳電國電王坪發電有限責任公司2×210MW機組汽輪機由東方汽輪機廠制造，為超高壓、一次中間再熱、雙缸雙排汽、單軸、直接空冷凝汽式。

王坪發電公司為了確保檢修后的機組熱耗降低，在集團公司組織行業專家和山西電科院對#1機進行能耗診斷、性能測試，給出了具體試驗結論為汽輪機缸效低于設計值，能耗偏高。對此王坪發電公司組織東汽廠和山西電科院專家一道分析、查找汽輪機缸效低的原因，具體如下;

1、性能試驗數據分析

#1機組額定工況下高、中壓缸效率分別為82.824%、91.265%，比設計值84.06%、92.10%分別偏低1.236%、0.835%;機組額定工況下的熱耗率為8755.75kJ/kWh，比理論設計熱耗率8546 kJ/kWh偏高209.75kJ/kWh;高中壓缸間軸封漏汽量為2.804%。

1）說明高、中低壓缸內25級葉輪的級間隔板汽封、葉頂汽封間隙大，內損失大。

2）高、中壓缸間的軸封泄漏大，使得高焓蒸汽直接泄漏低壓區。

3）軸封溢流多。王坪發電公司汽輪機軸封供汽系統為自密封系統，機組運行時，由高中壓缸軸封一漏的漏汽供給軸封聯箱后調節供給低壓缸軸封供汽，由于高壓缸軸封間隙大，其漏汽入軸封供汽聯箱的汽壓高，蒸汽多，在軸封供汽滿足低壓密封要求時，多余蒸汽量排入排氣裝置，但由于量大，排向排氣裝置的調節閥全部開啟，造成蒸汽損失。

4）低壓缸軸封間隙大，軸封供汽損失多，且軸封密封效果差，對比投入軸封供高、低壓力蒸汽，真空嚴密性差值達120Pa/m以上。

5）高中壓缸外軸封由于間隙大，外漏蒸汽多，其中部分直接進入緊鄰的#1軸承箱油中，造成油中進水，潤滑油油質化驗經常水分超標，油凈化裝置長時間進行濾水工作。

2、低壓軸封供汽損失多

原設計低壓缸軸封供汽穿入排氣裝置內部，再穿低壓缸與軸封殼相連，由于軸封供汽管道在排氣裝置內裸露，造成150℃的軸封供汽被50℃排汽換熱冷卻，造成低壓軸封供汽到軸封殼處溫度為90℃的飽和蒸汽水，軸封殼經常存有凝結水，雖通過提高軸封壓力保證軸封密封，但密封效果差，這不僅造成蒸汽損失，影響到轉子局部受熱不均而振動，危及機組安全運行。

3、低壓缸導氣管與低壓內外缸法蘭接合面泄露真空

低壓導氣管與低壓內、外缸法蘭連接，由于東汽廠設計法蘭結合面少兩道密封，造成內法蘭蒸汽泄露排氣裝置，外法蘭泄露真空，不僅損失蒸汽做功，同時使得低壓排汽換熱差，背壓值高，低壓缸缸效低，表現為現場測試開兩臺真空泵可降低2-5KPa背壓值。現場臨時用膠堵漏，但效果較差，只能提高真空泵抽空能力，保證背壓。

4、機組其他漏汽損失

高低旁轉換閥，主汽管道、BDV閥管道、1-三抽汽管道的電、氣動疏水閥等均存在內漏，造成高焓值蒸汽泄露損失。

以上表明蒸汽泄漏已成為提高汽輪機效率、降低煤耗的主要因素。結合各發電廠汽輪機汽封優化改造經驗看，#1汽輪機檢修優化勢在必行。

二、研究或革新內容及創新點

1、優化汽封間隙

汽輪機熱耗率、效率等參數嚴重偏離設計值的問題，為汽輪機缸內汽封、外軸封，高中壓缸間軸封間隙大，內外漏損失造成。在與東方汽輪機廠的設計處溝通后，給出答復提高缸效只有調小汽封間隙，并給出了整個汽輪機通流汽封間隙比舊標準更小的新標準，承諾調小后可降低能耗50KJ/kwh，達到汽輪機的理論設計能耗。為此王坪發電公司明確本次汽封檢修優化改造方案：

1）更換汽輪機缸內、外磨損和汽蝕、變形的汽封，確保汽封調整間隙時內圓為一個圓，間隙一致，且汽封沒有溝槽等能增大泄露的缺陷，同時確定汽封仍采用東汽廠原DAS齒汽封，這樣可以保證新、舊汽封換用，減少浪費。

2）按照東汽給出的新標準對隔板汽封、軸封等可調整的汽封進行調整，以新標準的下限為準，從而降低汽封泄漏損失。為了保證改造效果和安全，東汽廠派技術人員現場指導調整。

3）對間隙超標的葉頂汽封（無法調整的汽封），全部更換。具體為現場拔取舊阻汽齒，捻鉚新齒，并重新加工至新間隙要求的尺寸。

通過以上優化檢修汽封間隙和更換超標間隙汽封等方法，起到全面阻漏作用，降低缸內、外泄露，提高缸效。

2、減小管道系統蒸汽泄露，降低機組的汽耗，提高機組經濟性

1）對低壓軸封供汽在排氣裝置裸露管路，確定加裝隔熱管技改方案，避免軸封供汽被排汽冷卻而損耗蒸汽，消除軸封殼處凝結成水對轉子局部冷卻彎曲，產生振動的不安全隱患。

2）對高低壓旁路轉換閥泄露，進行仔細研磨消除閥門內漏。

3）對主蒸汽、BDV、1-3抽高壓疏水電、氣、手動等長期泄漏閥門，進行更換新閥。對再熱蒸汽、4-6抽的疏水電、氣動門進行研磨處理。

3、處理真空系統泄漏部位，提高機組真空度和做功能力

1）對低壓導氣管與低壓缸法蘭連接廠家設計問題，進行改進并增裝密封墊，消除法蘭接合面泄露蒸汽和真空問題。

2）處理軸封殼與低壓缸法蘭接合面緊固力不足問題，消除法蘭泄露真空。

3）通過在排氣裝置內低壓軸封供汽管加裝隔熱管，提高軸封供汽的密封能力，從而降低軸封泄露真空。

三、應用情況及經濟社會效益

1、技術評價

1）改造前后各參數對比

2）排氣裝置內軸封供汽管道增裝隔熱管后，軸封供汽壓力在明顯降低情況下，仍能保證軸封密封真空能力，同時軸封殼溫度提高到135℃，避免產生凝結水，不僅降低了軸封汽耗，同時又消除了不安全隱患。

3）通過處理低壓導氣管與低壓缸法蘭連接和軸封殼與低壓缸法蘭連接密封問題，消除了泄露真空，機組真空嚴密性由原來580Pa/m以上下降到180Pa/m以下，達到了機組的真空嚴密性要求。

4）修后的機組熱耗接近汽輪機的理論熱耗，按照理論推算可降低煤耗4.7g/kwh，比改造前王坪發電公司確定下降3g/kwh指標還低1.7g/kwh，達到了改造的預期目的。

2、經濟效益

1）機組熱耗修后比修前降低117.5kJ/kWh，按照電力系統經驗值，每減少25kJ/kWh，可減少煤耗1g/kwh，折算汽輪機修后可節約煤耗117.5/25=4.7g/kwh。，如果按照#1機全年發電8億電折算，可節省用煤4.7*10-6*8*10+8=3760噸。

2）大大的降低了真空泵用電量，現場電機電流修后比修前降低20A以上。

3）大大的減少了濾油時間，減輕了濾油工作量。

4）通過處理高旁閥門泄露，避免了事故狀態下高旁管承壓不足潛在的不安全隱患。