600MW机组汽轮机汽封改造及经济性分析

李建文

摘 要：本文对某热电厂2号汽轮机组高压缸效率偏低、高中压缸过桥汽封漏汽量较大现象进行分析，采用新型汽封工艺对汽轮机高中低压汽封进行整体改造。通过A级检修前、后机组性能试验，对改造前后的机组热耗率、高中压缸效率、发电煤耗进行对比，最终论证了汽封改造后，机组整体效率得到显著提高，给电厂带来了更高经济效益。

关键词：汽轮机;汽封改造;热耗率;发电煤耗;经济效益

中图分类号：TK263.63文献标识码：A文章编号：1003-5168（2018）32-0050-03

Retrofit and Economic Analysis of Steam Turbine Seal for 600MW Unit

LI Jianwen

（Fujian Yili Construction Engineering Co.， Ltd. Fujian Electric Power Debugging Branch，Fuzhou Fujian 350000）

Abstract： In this paper， the phenomenon of high pressure cylinder efficiency and large leakage of steam seal of No. 2 steam turbine unit in a thermal power plant was analyzed， and a new steam seal technology was adopted to transform the steam seal of steam turbine under high and low pressure. Through the performance test of the unit before and after the a grade overhaul， the heat consumption rate， the efficiency of the high and middle pressure cylinder and the coal consumption of power generation were compared before and after the retrofit. Finally， it was demonstrated that the overall efficiency of the unit had been significantly improved after the steam seal retrofit. It brought higher economic benefits to the power plant.

Keywords： steam turbine;steam seal modification;heat consumption rate;coal consumption for power generation;economic benefits

1 某热电厂600MW机组汽轮机汽封概述

某热电厂2号汽轮机系东方汽轮机厂引进日立技术生产制造的超临界抽凝供热汽轮机，容量为600MW，型号为C600/467-24.2/1.0/566/566，型式为超临界、一次中间再热、三缸四排汽、单轴双背压抽凝供热式。单台机组额定工业抽汽量为600t/h，最大工业抽汽量为900t/h，抽汽参数为压力1.0MPa，温度350℃，在厂内喷水减温至250℃后送往热用户，减温水量约50t/h。该汽轮机为冲动式，采用复合变压方式运行。汽轮机目前汽封型式为：高中低压隔板汽封、轴封皆为装配式铁素体汽封;高、中压和低压1～4级、第6、7级动叶叶顶径向汽封为镶齿式铁素体汽封，低压第5级为装配式钢汽封;高、中、低压轴封为装配式铁素体汽封。

近年来，国际煤炭价格不断飙升，国内发电用煤价格也持续上涨，燃煤发电企业将面临更大的成本压力[1]。因此，进行机组的节能降耗改造，提高機组整体效率，是企业实现可持续发展的必由之路。

2 机组运行状况及存在问题

机组运行几年后，汽封齿会发生磨损，造成汽封齿与转子、汽封齿与动叶片围带间隙增大，形成机组级间漏汽现象，使通流部分内效率大大降低[2]。汽封的蒸汽泄漏除了浪费大量高品质蒸汽外，外漏蒸汽进入轴承箱后还会使油中带水，油质乳化，润滑油膜质量变差，破坏动态润滑效果，引起油膜振荡，造成机组振动甚至烧轴瓦停机问题。油中进水还可能造成调节部件锈蚀卡涩，危及机组安全。同时，汽轮机汽封泄漏大会引起监视段温度偏高，甚至出现超温现象，存在较大安全隐患。汽轮机汽封泄漏大，热耗率偏高，相同负荷下燃煤量增加，导致资源浪费。该热电厂2号汽轮机组于2017年11月完成了A级检修前性能试验，试验在低省退出、纯凝600MW工况下进行，试验热耗率为7 880kJ/（kW·h），修正后热耗率为7 805kJ/（kW·h），较THA设计工况热耗率高292kJ/（kW·h），试验高压缸效率为82.00%，较设计值低4.48个百分点，试验中压缸效率为92.17%，较设计值低0.61个百分点，过桥汽封漏汽率为3.37%。

从试验数据分析，2号汽轮机高压缸效率偏低，高中压缸过桥汽封漏汽量较大，修正后的热耗率偏高。由此得出，2号汽轮机组整体性能状况较差，存在较大的节能提效空间。

3 汽轮机汽封改造内容

3.1 高中压叶顶汽封

更换喷嘴及高中压隔板（共14级）叶顶汽封齿，重新镶齿，按设计要求调整汽封间隙，并按照图1所示加工齿形，图中A值为0.25mm、B值为1.5mm、C值为1.6mm。

3.2 高中压隔板汽封及过桥汽封

①高中压隔板汽封及过桥汽封1～4列汽封圈改造前为常规铁素体汽封，改造后为可缩放汽封。

②过桥汽封第5列为静对静钢汽封圈，不改造。

③高中压隔板汽封及过桥汽封改造需要满足汽封改造技术要求。

3.3 低压叶顶汽封

①低压正反1～4、6、7级隔板叶顶汽封改造前为镶片式阻汽片结构，第5级为斜齿式钢汽封圈。1～4级改造为DAS汽封（如图2所示），第5级改为蜂窝汽封，第6、7级根据新径向间隙标准更换阻汽片。

②低压正反1～4级隔板返制造厂补充加工或新焊径向汽封体。

③低压正反1～4级隔板径向汽封体补充加工径向汽封圈安装槽、汽封圈压板槽等。

3.4 低压隔板汽封

A、B低压电机侧第1级隔板仍更换为传统装配式高低齿铁素体汽封，B低压电机侧第2至7级隔板由传统装配式高低齿铁素体汽封改为DAS汽封。

3.5 轴封

高中压缸轴封采用普通梳齿汽封。

4 改造后经济性及安全性分析

4.1 节能经济性指标分析

机组在A级检修期间根据新型汽封改造方案进行安装调试，总体效果良好，改造后机组启动顺利，汽轮机一次冲转到达3 000r/min，轴系各瓦轴振均达到优良水平，发电机一次成功并网，完成A级检修后的关键节点。通过这次改造，机组达到预期效果，可实现工况安全、平稳运行。机组运行一个月后，于2018年6月进行汽封改造后机组性能试驗。具体数据见表1。从表1可知，汽封改造前过桥汽封漏汽率为3.37%，改造后为1.51%，降低了1.86个百分点，取得了一定成效。高压缸效率提高1.34个百分点，中压缸效率提高了0.49个百分点。高、中压缸效率较A级检修前均有所提高，达到预期目标。2号汽轮机汽封改造后，汽轮机修正后热耗率下降135kJ/（kW·h），节能效益良好。

本项目工程总投资600万元。从表1可知，汽封改造前发电煤耗率为287.15g/（kW·h），改造后为284.06g/（kW·h），降低了3.09g/（kW·h）。按年均利用小时数为5 000h、标煤单价650元/t进行计算，机组每年可节约成本约602万元。静态投资回收期约1年。

4.2 安全性分析

高中压隔板和过桥汽封采用先进的可缩放汽封，为整体式汽封齿，有效减小了汽封齿的峰值应力，提高了汽封齿的固有频率，从而降低了齿断裂现象发生的概率。汽轮机冲转和空载运行时，汽封块在螺旋弹簧的弹力作用下张开，使径向间隙大于传统汽封，避免或减轻了机组起停过程中过临界转速时由于振动及变形而导致的汽封齿与轴碰磨[3]。带负荷后闭合汽封，保证汽封效果。DAS汽封为东方汽轮机厂自主研制的先进性汽封，其结构形式与梳齿相似，但汽封块两侧的高齿部分齿宽加厚，与轴的径向间隙略小于其他齿，并采用铁素体类材料将其嵌入汽封块中，与转子摩擦时产生的热量小，不易弯轴。蜂窝式汽封密封机理是当汽流经过蜂窝汽封时，在前进方向上遇到阻力，从而改变汽流方向，进入蜂窝带，在蜂窝单元格内会形成强大的气旋，在蜂窝带与轴之间形成紊流，产生涡流，进而形成阻尼效果，减少蒸汽泄漏量。此外，蜂窝带还可以有效阻止汽流的周向运动，减小汽楔对转子的冲击，使转子运行时更加平稳安全。

5 结语

①本次项目是汽轮机组汽封改造，改造后高中压缸轴封泄漏量减少，降低了热耗、煤耗，提高了高中压缸效率，实现了机组节能降耗目标，提高了电厂的经济效益，并且机组可安全、稳定运行。

②A级检修前、后机组性能试验论证了2号汽轮机汽封改造的效果，实施高、中、低压整体汽封改造，彻底解决了目前汽轮机存在的问题。

③从这次A级检修可以看出，对汽轮机进行汽封改造可以提高机组的整体效率。由于机组效率提高，相同负荷下燃煤量减少，CO2、SO2、NOX和烟尘的排放量相应降低，可有效减轻环境污染，其环保效益显著。

参考文献：

[1]王学栋，张学民，马保会.汽轮机新型汽封适用范围与改造效果的综合分析[J].汽轮机技术，2015（4）：297-301.

[2]马魁元.国产引进型330MW机组通流部分改造及经济性分析[J].汽轮机技术，2016（3）：201-203.

[3]丁常富，李尊平，刘志博.汽轮机汽封改造经济性分析[J].热力发电，2016（10）：6-9.