600?MW超臨界汽輪機(jī)高中壓缸汽封節(jié)能改造

譚劍

摘 要：汽輪機(jī)的汽封漏汽損失對(duì)汽缸效率、熱耗率影響較大。該文針對(duì)茂名臻能熱電有限公司#7汽輪機(jī)投運(yùn)至今，原安裝的傳統(tǒng)迷宮式汽封出現(xiàn)不同程度的磨損，動(dòng)靜間隙增大，漏汽損失增加，導(dǎo)致高、中壓效率下降，熱耗率升高等問題，提出汽封改造的必要性，并通過采用布萊登汽封技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)高、中壓缸汽封及過橋汽封間隙的自調(diào)整、無碰磨、最小化，提高了高、中壓缸效率，降低熱耗率。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī) 性能試驗(yàn) 布萊登汽封 汽缸效率

中圖分類號(hào)：TK263.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）03（a）-0011-03

茂名臻能熱電有限公司#7汽輪發(fā)電機(jī)組，是東方汽輪機(jī)有限公司引進(jìn)日立技術(shù)生產(chǎn)的CC600/523-24.2/4.2/1.0/566/566型超臨界、一次中間再熱、三缸四排汽、凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組，額定排汽壓力6.9 kPa。汽輪機(jī)總級(jí)數(shù)為43級(jí)，高壓轉(zhuǎn)子有9級(jí)，其中第一級(jí)為調(diào)速級(jí)，中壓轉(zhuǎn)子有6級(jí)，低壓轉(zhuǎn)子有2×2×7級(jí)。汽輪機(jī)采用高中壓缸合缸結(jié)構(gòu)，高、中、低缸汽封為傳統(tǒng)的迷宮式汽封。#7汽輪發(fā)電機(jī)組于2012年9月投產(chǎn)。

1 高中壓缸汽封改造前機(jī)組性能試驗(yàn)

為了檢驗(yàn)與考核機(jī)組的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是否達(dá)到合同、設(shè)計(jì)和有關(guān)規(guī)定的要求，2014年6月由廣東粵能電力科技開發(fā)有限公司對(duì)茂名臻能熱電有限公司#7機(jī)組進(jìn)行了機(jī)組性能試驗(yàn)。

從表1看出，高壓缸效率比設(shè)計(jì)值低1.79%，中壓缸效率比設(shè)計(jì)值低于1.22%，高中壓缸軸封漏汽量比設(shè)計(jì)值高7.1%，熱耗率比設(shè)計(jì)值僅偏高7.1 kJ/（kW·h）。

2 高中壓缸汽封改造的必要性

汽輪機(jī)汽缸效率是機(jī)組重要的性能指標(biāo)，其高低直接決定汽輪機(jī)的熱耗率和機(jī)組的循環(huán)效率，進(jìn)而影響機(jī)組的發(fā)、供電煤耗。

該公司#7汽輪機(jī)高中壓缸隔板汽封、高中壓缸汽封（過橋汽封）、高中壓缸軸端汽封原為東方汽輪機(jī)有限公司設(shè)計(jì)的迷宮式汽封，汽封工作間隙運(yùn)行中為不可調(diào)。

汽輪機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子軸振只有幾絲，是不會(huì)與汽封發(fā)生碰磨的，但是在汽輪機(jī)啟停過程中，特別是轉(zhuǎn)子在通過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，軸振、蓋振較大，工作間隙不可調(diào)的迷宮式汽封齒難免與轉(zhuǎn)軸發(fā)生碰磨，汽封與軸間隙增大，形成了漏汽損失，導(dǎo)致汽缸缸效率降低。

由表2可見，各汽缸效率的變化對(duì)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性影響很大，因此，對(duì)#7汽輪機(jī)高中壓缸汽封進(jìn)行改造的必要性顯而易見。

3 布萊登汽封技術(shù)改造

為此，該公司與哈爾濱布萊登汽封技術(shù)應(yīng)用有限公司簽訂《茂名臻能熱電有限公司#7機(jī)高中壓缸汽封改造技術(shù)協(xié)議》，它包括有關(guān)高中、低壓缸汽封調(diào)整及高中壓缸汽封改造為布萊登汽封的功能設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、性能、安裝、試驗(yàn)和維護(hù)等有關(guān)方面的技術(shù)要求，見表3。

布萊登汽封技術(shù)原理：

布萊登汽封取消了傳統(tǒng)汽封背部的板彈簧，取而代之的是在每圈汽封弧段端面處，加裝了四只螺旋彈簧。自由狀態(tài)時(shí)，在彈簧應(yīng)力作用下汽封弧塊是處于張開狀態(tài)而遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子，見圖2；機(jī)組啟機(jī)時(shí)，隨著蒸汽流量的增加，作用在每圈汽封汽封弧塊背部的蒸汽壓力逐漸增大，當(dāng)這一壓力足以克服彈簧應(yīng)力、摩擦阻力等時(shí)，汽封弧塊開始逐漸關(guān)閉，直至處于工作狀態(tài)，并始終保持與轉(zhuǎn)子的最小間隙值運(yùn)行，見圖1；停機(jī)時(shí)，隨蒸汽流量的減小，在彈簧應(yīng)力作用下，推動(dòng)汽封弧塊遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子，使汽封與轉(zhuǎn)子的徑向間隙達(dá)到最大值。

布萊登汽封其技術(shù)原理，就是能夠有效的避免機(jī)組啟停過程中動(dòng)靜碰磨，自動(dòng)調(diào)整汽封與轉(zhuǎn)子的工作間隙，并能夠始終保持很小的間隙運(yùn)行，從而提高機(jī)組運(yùn)行效率。

該改造項(xiàng)目從2014年12月25日至12月31日已完成全部改造、調(diào)整工作，見表4。

4 布萊登汽封技術(shù)改造后#7機(jī)組性能試驗(yàn)

為了核準(zhǔn)該公司#7汽輪機(jī)的三缸效率和熱耗率，檢驗(yàn)高中壓缸布萊登汽封改造效果，該公司于2015年10月邀請(qǐng)西安熱工研究院有限公司對(duì)#7機(jī)組進(jìn)行機(jī)組性能試驗(yàn)，見表5，表6。

5 布萊登汽封技術(shù)改造后性能對(duì)比

從表7中看出，中壓缸效率比改造前提高了0.33%，高中壓缸軸封（過橋汽封）漏汽量比改造前減少了3.35%，高、中壓缸隔板汽封，高中壓缸軸封（過橋汽封），高、中壓缸端部第一道軸封工作間隙比改造前減少了0.1～0.3 mm。

6 布萊登汽封技術(shù)改造后的效益分析

6.1 中壓缸效率提高后產(chǎn)生的效益

表2給出，#7汽輪機(jī)中壓缸效率變化1個(gè)百分點(diǎn)對(duì)機(jī)組發(fā)電煤耗0.41 g/（kW·h）的影響，那么，改造后中壓缸效率比改造前提高了0.33%，則其對(duì)機(jī)組發(fā)電煤耗的影響為：0.135 g/（kW·h），按機(jī)組帶額定負(fù)荷600 MW來計(jì)算，一天可節(jié)省標(biāo)煤：600 000×0.135×24=1 944 000 g≈1.944 t，全年可節(jié)省標(biāo)煤：1.944×365=709.56 t。

6.2 高中壓缸軸封（過橋汽封）漏汽量減少后產(chǎn)生的效益：

表6給出，#7汽輪機(jī)本體各項(xiàng)性能指標(biāo)偏差對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響量，高中壓缸軸封（過橋汽封）漏汽量比設(shè)計(jì)值大3.75%，對(duì)發(fā)電煤耗影響量為2.7 g/（kW·h），則1%高中壓缸軸封（過橋汽封）漏汽量約影響發(fā)電煤耗0.72 g/（kW·h），那么，改造前高中壓缸軸封（過橋汽封）漏汽量為9.35%，改造后高中壓缸軸封（過橋汽封）漏汽量為6.0%，改造后比改造前減少了3.35%，則其對(duì)機(jī)組發(fā)電煤耗的影響為：3.35×0.72=2.412 g/（kW·h）。

按機(jī)組帶額定負(fù)荷600 MW來計(jì)算，一天可節(jié)約標(biāo)煤：

600 000×2.412×24=34 732 800 g≈34.73 t，全年可節(jié)省標(biāo)煤：34.73×365=12 676.45 t。

6.3 改造后，全年共可節(jié)省標(biāo)煤

709.56+12 676.45≈13 386 t。

6.4 改造后，全年共可節(jié)省資金

按該公司目前采購的山西煙煤、印尼煙煤，熱值約為5 500 kcal/kg，價(jià)格約為500元/t算，1 kg標(biāo)煤約等于1.27 kg的熱值為5 500 kcal /kg山西煙煤或印尼煙煤，則全年可節(jié)省山西煙煤約：13 386×1.27≈17 000 t，全年共可節(jié)省資金約：17 000×500=850萬元。

6.5 高壓缸效率略降的原因

高壓缸布萊登汽封有部分不能閉合的現(xiàn)象，在下次大修時(shí)，主要對(duì)高壓缸布萊登汽封的加工尺寸、彈簧和安裝工藝質(zhì)量的檢查，修復(fù)故障的布萊登汽封，以使汽封能自由滑動(dòng)，防止卡澀在槽道中，保證布萊登汽封正常閉合。

7 結(jié)語

該公司#7汽輪機(jī)高中缸隔板汽封、高中壓缸軸封（過橋汽封）、高中壓缸端部第一道軸封自改造為布萊登汽封以來，從目前機(jī)組的運(yùn)行狀況來看，機(jī)組的軸向位移、高中壓缸脹差及高、中壓缸膨脹均在合格優(yōu)良范圍內(nèi)，能滿足機(jī)組啟、停及負(fù)荷變化要求，不影響機(jī)組的啟、停速率，保證機(jī)組安全運(yùn)行。機(jī)組采用布萊登汽封后取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益，證明布萊登汽封技術(shù)是具有良好經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)行安全可靠性的。

參考文獻(xiàn)

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