山东某电厂汽轮机节能与经济性比较分析

惠坤龙,朱凯丽,吕 曌,张 咪

（西安石油大学 机械工程学院,西安 710065）

山东某电厂汽轮机节能与经济性比较分析

惠坤龙,朱凯丽,吕 曌,张 咪

（西安石油大学 机械工程学院,西安 710065）

当下国家大力开展节能减排工作，尤其是火电行业的大型汽轮机组，已经成为节能改造的重中之重，本文就目前我国山东地区火电力行业装备的几种型号国产600MW汽轮机组进行了对比分析，并比较了各型机组的节能降耗措施。

600MW汽轮机；节能降耗；效能优化

目前国内多数火电企业装备有各型国产600MW超临界汽轮机组，但是在节能减排，降耗提效的压力下，600MW汽轮机组的热耗率要高于设计值等缺点就显得尤为突出。主要原因可以归结为以下的几点：汽缸效率略低、背压略高、轴封及门杆漏汽量稍大、热力系统的泄露、高压加热器端差略高。其中导致汽缸效率偏低的原因[1]包括：通流部分结垢和汽封间隙较大。也有可能是因为隔板的制造或叶片的制造工艺没有达标等。以下分别列举并比较了山东某电厂两种不同型号汽轮机组系统的问题和节能改造措施。

1 上汽中间再热式汽轮机的节能与经济性

上海汽轮机厂生产的2*600MW超临界机组，由单个轴、三个内缸以及四个排汽管道组成的中间型再热式汽轮机组系统。当该机组处于VWO的工况时，其功率最高可以达到674MW左右，机组的连续出力最高也能到650MW，因此该机组可输出的额定功率可达600MW。机组的主蒸汽阀门额定蒸汽压力是24MPa，背压的设计值为5.0kPa，主管道蒸汽和再热循环蒸汽都是560℃。

1.1 主体存在问题及改进措施

该型汽轮机本体存在的问题主要是机组系统中高压、低压以及中压内缸的缸效率值都比较低，同时机组系统中的第五及第六段抽气的温度较高于正常值，再从汽轮机组系统的具体运行状况可知，高压及中压内缸的实际效率比平均数值要低1.5%和3.0%左右，并且第五及第六段抽气的温度较设计数值高出30-50℃。除此之外，该型机组叶片顶部固定安装了镶嵌型的高低梳齿式汽封装置，而其轴端及缸内隔板则分别使用梳齿型和高低齿型汽封装置。如果在日常的巡检和维护过程中，这些汽封装置都没发生磨损等现象的话，则证明这些汽封装置的设计使用间隙较大且密封不够严密，结果使得内缸的热效率数值不高[2]。针对这些本体的问题，可以先使用更换不同型号的阀门来暂时解决因为密封问题而发生的蒸汽泄漏；当然为了最终彻底消除因密封不实而发生的泄漏问题，则需利用汽轮机组系统停车大修维护时对汽封装置进行升级改造，从而提高汽缸的热效值。

1.2 轴封系统问题及改进措施

该型机组系统的轴封装置在设计之初并没有添加可调节的隔离阀门，而且低压内缸的轴封装置上也没有设置测温口和疏水口等。这些缺陷都会造成整体的轴封装置压力升高，尤其是高压内缸的轴封装置处蒸汽的泄漏量增加，无法及时优化调整其他各处轴封装置的压力，致使泄漏蒸汽凝结的水滴渗进机组系统的润滑油中。针对这些问题和漏洞，主要的解决方案是在机组系统的升级改造过程中积极与有关科研机构和高校进行强强合作，以便进一步提高发电企业的科研实力，掌握核心的机组系统研制技术，最后增强企业的整体竞争力。

1.3 疏水系统问题及改进措施

该型汽轮机组系统中所使用的热力及本体疏水通道等系统的体积都比较大，机组系统两侧中被各类数量繁多的管道占据，因此各个阀门极易发生蒸汽的泄漏。这样一来除了降低整个机组系统的功率以外，一方面还会导致大量高压蒸汽窜漏到凝汽器之中，进而增加凝汽器的热负荷，并降低其真空度；另一方面有可能造成疏水收集管道及其扩容器间存在过大的压力差值，进而导致它们间的连接装置因温差而断裂，最后致使外界空气吸入凝汽器；此外还可能发生诸如热流蒸汽由疏水通道回流入机组系统中，进而造成蒸汽内缸进水，并导致机组系统停、开车过程时内缸中的温度差异太大等状况。针对以上这些问题，发电企业可以由机组系统的安装阶段起就开始进行技术优化改进工作，比如对于机组内各处关键位置的蒸汽阀门应及时设置红外的测温设备，以便能实时监控和检测蒸汽泄漏情况。同样一旦有泄漏情况发生，则应尽快对漏气阀门进行必要的维修或直接更换处理。

2 乌沙山600MW汽轮机及热力系统能耗分析

2.1 机组系统的现状分析

该型号汽轮机组系统是由哈电集团制造生产的，其具有一次性中间型再热系统，超临界系统，单个轴和三个内缸及四向排气，高压与中压混合内缸，可凝汽型等特点[3]。机组系统在设计通流装置时采取了反动和冲动型的组合模式。当高压蒸汽进入机组内缸时，首先要通过一个冲动型调节叶级，接着再通过九个反动型高压叶级，最后经过外缸底部的2个排气阀口进入到再热装置中。而通过中压内缸的蒸汽则要经过六个反动型叶级后，再由中压内缸顶部的排气阀口进入到中压与低压内缸的连接管路中，最后依次进入到1、2号低压内缸之中。此外，1、2号低压内缸都是双分流型构造，从中压内缸进入的蒸汽通过七个发动型叶级之后，再由每个级端的排气排出，接着蒸汽进入到每个低压内缸底部的凝汽装置中，最后由内缸底部的抽气阀口抽出供给给水的加热。

2.2 降低能耗的措施

依照机组系统各个叶级的汽封装置运行以及内缸形变的不同状况，及时记录并测量需改造优化的汽封装置和封槽的大小尺寸，以及各叶级汽封装置间缝隙大小等参数，再通过严密的公式计算、精准加工、调试安装等环节，将每个叶级上的每个汽封装置以及弹簧等都可以做到严丝合缝，最后有效提升机组系统整体的节能及安全性能。经过相关技术的升级改造，该型机组在额定600MW的工况时，可收可放的智能刷型汽封装置可以把中压内缸中的热效率提升0.5个百分点，减少热量消耗可达26KJ/kW•h左右，并最终使发电企业的燃煤消耗降低 1.0g/kW•h。

[1]余铸钟.国产超临界600MW汽轮机效能优化分析[J].科技视界.

[2]石正洋.600MW汽轮机节能与经济性改进措施初探[J].设备管理与改造.

[3]余铸钟.乌沙山600MW汽轮机及热力系统节能实践研究[D].华北电力大学,2016(05).

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.150