黔北300MW机组汽轮机节能潜力分析

刘谢　顾熙

摘 要：针对黔北电厂300MW机组通流改造后运行情况，全面分析当前影响节能经济运行的问题，采取可行的对策措施，确保机组安全经济运行。

关键词：汽轮机；节能；分析

中图分类号：TM621 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）04-0121-02

Abstract： In view of the operation situation of 300MW units in Qianbei Power Plant after retrofitting， this paper comprehensively analyzes the current problems affecting the economic operation of energy saving， and takes feasible countermeasures to ensure the safe and economic operation of the units.

Keywords： steam turbine； energy saving； analysis

1 概述

当前，全球及国内经济、能源和环保形势越来越严峻，燃煤发电企业的发展进入了新的关键时期，面临着经济增长方式的转变、市场竞争、资源约束、环境保护等多方面的严峻挑战。

在此大环境下，黔北电厂为提高自身效益，积极开展节能减排工作，不断在分析和总结、优化机组经济运行方面下功夫，查找影响机组经济运行的突出问题，不断调研成熟的技改技术，并应用到实际当中，提高机组经济水平。

2 机组现状

黔北电厂4×300MW汽轮机为东方汽轮机厂生产的N300-16.7/537/537-8 型汽轮机，由于汽轮机热耗率普遍偏高，其热耗率水平约为8293kJ/kW·h，比同容量等级引进型300MW机组高出200～300kJ/kW·h，造成供电煤耗高出同容量等级机组约7-12g/kW·h，该厂对4台机组进行了通流改造，改造原则按照机组额定容量不变，优化70-100%额定负荷经济型最佳设计，改造完毕后运行状况良好，汽轮机热耗平均在7963kJ/kW·h。热耗降低330kJ/kW·h，供电煤耗降低了11.2g/kW·h。

3 节能经济性影响分析

3.1 汽轮机通流改造后汽轮机本体节能分析

本次通流改造是当前同类型汽轮机通流改造比较晚的改造项目，改造技术成熟，改造方案最优，也是结合当前电网容量和机组运行情况开展的维持原来额定容量不变，优化70-100%额定负荷经济型最佳设计改造方案，最大连续出力按照315MW负荷设计，全面更换高压喷嘴组，高压内缸，高中压转子，各级隔板套，高压、中压各级动叶、隔板、静叶，低压内缸，低压转子，低压各级动叶、隔板、 静叶，低压排汽导流环，高压、中压、低压各级轴封、汽封等，改造彻底，目前已达到国内同类型机组较好经济水平。

根据1-4号机组近期性能试验结果，1-4号机组通流改造后高中压缸轴封漏汽率略显偏大。根据同类型机组治理经验，高中压缸轴封漏汽率控制在2%是完全可以实现的，高中压缸间轴封漏汽率偏大，影响机组发电煤耗1g/（kW·h）。针对这一结论，我厂通流改造前已经调研并采用过目前技术成熟，效果较好的接触式汽封，但是与改造前试验情况相比来看，效果也并不理想，目前东汽厂家改造使用的DAS汽封也能把高中压缸轴封漏汽率降低到3%左右，效果也算不错，真正降低高中压汽封漏汽率，主要还是等级检修时对整个汽轮机通流检修调整和转子中心的安装问题。目前我厂通流改造时汽封间隙就是按照设计值下限安装调整的，没有再进行改造的必要。

3.2 热力系统现场布置及内漏阀门节能潜力分析

经过对热力系统现场布置和运行状况的分析和总结，发现机组存在诸多热力系统不完善因素，突出表现在疏水及排空门数量较多、内漏较多；尤其是轴封汽系统、加热器疏水系统上排空放水门过多。轴封汽系统和加热器疏水系统管道上排空门没有任何使用价值，一旦发生阀门内漏，将严重影响机组真空机工质泄漏，影响机组安全经济运行。

高加事故疏水、主蒸汽管道疏水、再热蒸汽管道疏水、低旁前疏水、高旁后至低旁前暖管存在泄漏。高温高压工质直接排放至凝汽器，不仅造成能量损失，而且增加凝汽器热负荷，影响机组真空，同时还增加凝结水泵电耗率，经过关闭#1-3高加事故疏水手动门运行对比可知，凝结水流量影响10-20t/h，大大降低机组运行经济性。

A、B汽泵再循环泄漏，造成小机汽耗和前置泵额外耗电增加。汽轮机热力系统改造可使机组发电煤耗下降0.95g/（kW·h），供电煤耗下降1.0g/（kW·h）。

3.3 辅助蒸汽运行方式节能潜力分析

机组原设计辅助蒸汽联箱正常汽源为四段抽汽，但是由于辅助蒸汽用量远大于设计使用量，同时进行通流改造后，四段抽汽压力比原来降低0.08MPa，使用四段抽汽供辅助蒸汽压力和流量不能满足整个供暖系统需要，实际辅汽系统的正常投运汽源为再热冷段蒸汽，即高品位能源用作低品位场合，造成工质有效能浪费。辅汽正常用户为氨区用汽、低负荷轴封系统用汽、事故时临机小机用汽、以及部分生产生活用汽，并且辅汽系统存在多路疏水用作辅汽用户和联箱的热备用，将耗费一定量蒸汽。通过统计，冬季采暖用汽量平均每小时14t/h，经过计算，影响供电标煤耗7.0g/（kW·h）。每年从11月中旬到次年3月中旬为采暖供汽期，时间长达4个月，用量大，加上平时生活采暖及外送采暖用汽，每年年平均至少影响煤耗3.0g/（kW·h）。

3.4 汽輪机配汽方式节能潜力分析

部分负荷下，机组采用滑压运行方式。制造厂提供了不同负荷下的定-滑压运行曲线，该曲线因机组设计与制造偏差引起的实际通流能力变化、机组性能下降、背压变化以及机组蒸汽消耗（吹灰、厂内采暖、辅汽）等因素造成同样负荷下主蒸汽流量发生变化，不完全适合指导本机组运行。

当前汽轮机采用的滑压曲线以调度负荷为基准，未考虑背压对最佳主汽压力的影响，作为机组全年运行的指导曲线是不合适的。配汽方式不合理影响机组煤耗率1.0g/（kW·h）左右。

3.5 冷端节能潜力分析

对冷却塔进行了现场检查发现：塔芯材料老化、填料表面脏、配水不均匀、配风不均匀，主要原因是运行时间久、冷却塔部分填料变形、破损；喷溅装置堵塞、脱落；配水管開裂；托架损坏等，自然风易向阻力小的区域流动，造成冷却塔全塔配风不均匀。冷却塔与煤场、灰库较近，且循环水水质较差，造成淋水填料之间形成一层薄膜状淤泥或垢类，循环水在填料表面扩散能力减弱，且增加填料区域的通风阻力，造成冷却塔热力性能降低。冷却塔全塔配水不均匀；冷却塔配水与空气动力场不匹配。胶球清洗系统收球网处容易堵球，严重影响胶球系统正常投运。

3.6 热力系统阀门管道保温节能分析

管道及阀门保温技术直接影响电厂能效，降低保温外表面温度设计值有利于降低蒸汽损耗，但会对保温材料厚度、管道布置、支吊架结构产生影响。通过对#1-4机组热力系统管道阀门保温检查发现，热力系统管道阀门保温多出存在超温现象，保温皮外部分安全色标高温烧黑，特别是许多阀门保温棉不完整，保温壳损坏严重，检修痕迹严重，阀门处超温严重，散热损失较大。按照规定，目前300MW级汽轮发电机组热力设备管道和阀门保温外壳温度不允许超过50℃。管道效率低于设计98%，锅炉效率在88%，汽轮机效率在44%，管道效率每降低1%将影响煤耗升高3.34g/（kW·h）。

4 采取对策措施

（1）通流部分改造。1号机组高压缸效率偏低2个点，可在下次大修时按照#2、3、4机组通流改造方案改造调节级喷嘴面积，提高调节级效率。（2）对汽轮机热力系统进行优化。分别取消#1-4机主蒸汽到夹层加热联箱进汽管排空管道和阀门、轴封供汽母管排空管道和阀门、轴封溢流到凝结器和到#8低加排空管道和阀门、#5-8低加正常疏水管道和事故疏水管道排空门。（3）内漏阀门治理方面。利用停机机会更换或研磨检修内漏的高加事故疏水调节门、主蒸汽管道疏水、再热蒸汽管道疏水、低旁前疏水、高旁后至低旁前暖管门、A、B汽泵再循环调节门。同时将A、B汽泵再循环调节门前手动门更改为电动门，当调节门内漏时关闭电动门运行。机组正常运行中对主再热蒸汽系统上及汽轮机本体上内漏疏水气控门在不能检修好和确保安全的前提下，关闭其手动隔离门运行。（4）结合夏季和冬季不同背压条件下，通过阀门管理优化（配汽优化）试验，在确保机组调节性能满足AGC合格率和一次调频合格率基础上，找出机组正常调度负荷下综合经济性最优的高压调节阀流量特性，确定经常调度负荷的阀门最优开度和夏季与冬季定-滑-定运行方式蒸汽压力控制曲线，综合计算和试验结果，确定汽轮机配汽方式。（5）严格按照冷端优化结果调度循环水泵运行方式，使循环水泵运行方式更加科学合理；鉴于冷却塔存在填料结垢、破碎以及配风配水不均匀等问题，对冷却塔进行节能提效改造或利用检修机会更换冷却塔部分变形和破损填料；疏通和加装堵塞、脱落的喷溅装置；修复开裂的配水管。（6）加强热力设备、管道和阀门保温管理和缺陷管理，对保温外壳超温及保温不完善或损坏部分进行集中治理；清理优化侯班区住户，尽量减少冬季采暖用户，控制供汽量。（7）将全厂采暖系统进行蒸汽供暖改为热水供暖。将凝结器循环水出水引出部分通过锅炉烟窗入口烟气余热加热后利用热泵技术，将循环水出水加热后集中供给采暖用户，回水回到冷却塔，这样既不浪费水资源，大大减少循环水消耗量，同时也充分利用了循环水余热和烟气余热，年平均可以降低供电煤耗3.0g/（kW·h）。（8）进一步调研和分析胶球系统收球率低原因，必要时进行系统改造，确保胶球系统可靠投入运行，确保凝结器换热部件清洁。

5 结束语

通过对汽轮机侧全面节能潜力分析后，找出存在问题，采取必要技术措施后，预计供电标煤耗将有6.0-8.0g/（kW·h）的节能空间，机组节能环保经济运行将会得到提高，同时满足国家节能规划及治理需要，也是集团公司自身发展和利益的需要。

参考文献：

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