汽轮机效率探讨

冯国强， 宋红艳

（1.北京全四维动力科技有限公司，北京100085；2.黑龙江地理信息工程院，哈尔滨150081）

0 引言

根据《2013年全国电力工业统计快报一览表》，2013年全社会用电量53474亿kW·h，其中燃煤（含煤矸石）火电39474亿kW·h，6000kW以上机组供电煤耗321g/kW·h。燃煤火电发电主要靠汽轮机转化，因此，汽轮机效率的每一点提高对整个社会一次能源消耗的影响都是巨大的。

1300 MW、600 MW、1000 MW机组在不同工况下的热耗值分析

1.1 机组运行参数

现有类似机组参考效率见表1，为了便于对比，机组取表2运行参数。

表1 现有类似机组参考效率

1.2 汽轮机主机处于理想状态,调整辅机系统时

计算时所有热力数据以IF97为标准，汽轮机排汽压力统一取4.9kPa，排汽温度为32.5℃，发电机效率99%，机械效率99.5%,锅炉压降10%，再热器压降10%。

1）工作条件A。无回热，有再热，主汽阀、调节阀压降为0，气动效率100%，不计算湿气损失，不计算漏气损失，不计算低压末级余速损失，电动给水泵效率100%。

表2 机组运行参数

2）工作条件B。8级加热器回热，工作条件为理想状态，电泵逐级加压，加热器为混合式。

3）工作条件C。按现有回热系统运行，工作条件很理想，凝结水泵加压，经过4级低压加热器进入除氧器，然后小汽机带动主给水泵，加压给水经过3级高压加热器去锅炉，高压加热器压损0.5MPa/个；加热器疏水去下一级；给水泵小汽机内效率按理想值85%计算，给水泵效率按理想值85.5%计算。

2 辅机系统处于工作条件C，主机系统处于不同状态时主机通流采用反动式结构

汽轮机部分的损失主要包括几部分：排气余速损失，各阀门、连通管损失，压力级损失，轴封损失。其中压力级损失包括型线损失，叶高损失，扇形损失，叶轮摩擦损失，部分进汽损失，漏气损失，湿气损失等。对于反动式汽轮机，叶轮摩擦损失很小，采用弯扭叶片型线后，可以有效降低扇形损失［7］。

1）工作条件D。在工作条件C的基础上，增加汽轮机排汽损失，余速损失取25 kJ/kg。

2）工作条件E。在工作条件D的基础上，增加高压主汽、调节阀压损，合计3%，再热主汽、调节阀压损，合计3%，中低压缸连通管压损3%。

3）工作条件F。在工作条件E的基础上，增加湿汽损失及叶片型面损失。湿气损失按Baumann在1921年提出的经验公式；叶片型面损失按叶型损失与通道收敛梯度的经验公式计算，在理想状态下，型面损失系数为2.3%。

4）工作条件G。在工作条件F的基础上，增加叶高损失，调节级的部分进汽损失，计算标准以引进型300 MW汽轮机的通流数据为基准，根据不同机组主汽流量的不同调整叶片高度。

5）工作条件H。在工作条件G的基础上，增加压力级其它损失：叶轮摩擦损失，扇形损失，叶顶漏气损失，静叶叶根漏气损失；由于采用反动式设计，叶轮摩擦损失忽略不计；叶片采用弯扭型线后，扇形损失可以调到很小，计算时取理想状态，忽略不计。

6）工作条件J。在工作条件H的基础上增加高中压间漏汽。过桥汽封体以引进型300 MW为原型：过桥汽封第一段直径910 mm，齿数40，去向高排；第二段直径1170 mm，齿数13，去向中压进汽；按斯托托拉公式计算漏气量，流量系数取0.67，汽封间隙取0.5 mm。

表3

表4

7）工作条件K。在工作条件J的基础上增加高排漏气，中排漏气，汽封体以引进型300 MW为原型，高排汽封一段去除氧器汽封体，直径1170 mm，齿数24，二段去向汽封母管，直径500 mm，齿数16；中排汽封去向汽封母管，直径500，齿数16；按斯托托拉公式计算，流量系数取0.67，汽封间隙取0.5 mm。

表5

3 结论

通过分析不同工况的热耗值，我们能了解各个不同损失对机组整体效率的影响。

同时通过理想工况的效率与现有运行效率的对比，可了解现有机组还有那些可以改进的余地。例如，通过工作条件J和工作条件H下热耗的差值，我们可以计算出对于亚临界300 MW机组，过桥汽封漏气量11 t/h时，热耗增加8 kJ/kW·h；实际运行时，过桥汽封间隙一般大于0.75mm，流量系数为1，漏汽量为24.6t/h，比较恶劣情况下，漏气量能到40 t/h，此时热耗增加17.9 kJ/kW·h，最大增加29 kJ/kW·h，这就意味着对过桥汽封的改进，在最理想状态没有漏气时，能获得的收益最大为29 kJ/kW·h。

［1］ 王兴平，张行政.上海优化引进型300MW汽轮机热力性能分析及评价［J］.动力工程，1998，18（3）：9-16.

［2］ 阳虹，陈学文，王兴平，等.吴泾600MW汽轮机热力性能试验分析［J］.上海汽轮机，2001（4）：41-56.

［3］ 张环宇.350MW超临界火电机组技术经济性分析［J］.汽轮机技术，2011，53（4）：245-248.

［4］ 佚名.国电铜陵发电有限公司1号汽轮机大修后热力性能试验报告［R］.西安：西安热工研究院有限公司，2010.

［5］ 付昶，赵毅，朱立彭，等.600MW超超临界汽轮机性能及分析［J］.热力透平，2010，39（1）：71-74.

［6］ 佚名.华电国际邹县发电厂#7机组汽轮机性能试验报告［R］.济南：山东电力研究院，2007.

［7］ 王乃宁，张志刚.汽轮机热力设计［M］.北京：水利电力出版社，1985.