200MW汽輪機組提效降耗科研分析

王晉 張高云

摘要：王坪發(fā)電公司年煤耗396.17g/kwh，公司組織行業(yè)專家對王坪發(fā)電公司汽輪機進行了初步能耗診斷，針對汽輪機存在缸效低的問題，提出改造意見。王坪發(fā)電公司決定對#1汽輪機進行大修，通過對存在問題進行改造，達到提高缸效、降低煤耗的目的。

關(guān)鍵詞：提高缸效;降低煤耗

一、立項原因或背景

山西漳電國電王坪發(fā)電有限責(zé)任公司2×210MW機組汽輪機由東方汽輪機廠制造，為超高壓、一次中間再熱、雙缸雙排汽、單軸、直接空冷凝汽式。

王坪發(fā)電公司為了確保檢修后的機組熱耗降低，在集團公司組織行業(yè)專家和山西電科院對#1機進行能耗診斷、性能測試，給出了具體試驗結(jié)論為汽輪機缸效低于設(shè)計值，能耗偏高。對此王坪發(fā)電公司組織東汽廠和山西電科院專家一道分析、查找汽輪機缸效低的原因，具體如下;

1、性能試驗數(shù)據(jù)分析

#1機組額定工況下高、中壓缸效率分別為82.824%、91.265%，比設(shè)計值84.06%、92.10%分別偏低1.236%、0.835%;機組額定工況下的熱耗率為8755.75kJ/kWh，比理論設(shè)計熱耗率8546 kJ/kWh偏高209.75kJ/kWh;高中壓缸間軸封漏汽量為2.804%。

1）說明高、中低壓缸內(nèi)25級葉輪的級間隔板汽封、葉頂汽封間隙大，內(nèi)損失大。

2）高、中壓缸間的軸封泄漏大，使得高焓蒸汽直接泄漏低壓區(qū)。

3）軸封溢流多。王坪發(fā)電公司汽輪機軸封供汽系統(tǒng)為自密封系統(tǒng)，機組運行時，由高中壓缸軸封一漏的漏汽供給軸封聯(lián)箱后調(diào)節(jié)供給低壓缸軸封供汽，由于高壓缸軸封間隙大，其漏汽入軸封供汽聯(lián)箱的汽壓高，蒸汽多，在軸封供汽滿足低壓密封要求時，多余蒸汽量排入排氣裝置，但由于量大，排向排氣裝置的調(diào)節(jié)閥全部開啟，造成蒸汽損失。

4）低壓缸軸封間隙大，軸封供汽損失多，且軸封密封效果差，對比投入軸封供高、低壓力蒸汽，真空嚴(yán)密性差值達120Pa/m以上。

5）高中壓缸外軸封由于間隙大，外漏蒸汽多，其中部分直接進入緊鄰的#1軸承箱油中，造成油中進水，潤滑油油質(zhì)化驗經(jīng)常水分超標(biāo)，油凈化裝置長時間進行濾水工作。

2、低壓軸封供汽損失多

原設(shè)計低壓缸軸封供汽穿入排氣裝置內(nèi)部，再穿低壓缸與軸封殼相連，由于軸封供汽管道在排氣裝置內(nèi)裸露，造成150℃的軸封供汽被50℃排汽換熱冷卻，造成低壓軸封供汽到軸封殼處溫度為90℃的飽和蒸汽水，軸封殼經(jīng)常存有凝結(jié)水，雖通過提高軸封壓力保證軸封密封，但密封效果差，這不僅造成蒸汽損失，影響到轉(zhuǎn)子局部受熱不均而振動，危及機組安全運行。

3、低壓缸導(dǎo)氣管與低壓內(nèi)外缸法蘭接合面泄露真空

低壓導(dǎo)氣管與低壓內(nèi)、外缸法蘭連接，由于東汽廠設(shè)計法蘭結(jié)合面少兩道密封，造成內(nèi)法蘭蒸汽泄露排氣裝置，外法蘭泄露真空，不僅損失蒸汽做功，同時使得低壓排汽換熱差，背壓值高，低壓缸缸效低，表現(xiàn)為現(xiàn)場測試開兩臺真空泵可降低2-5KPa背壓值。現(xiàn)場臨時用膠堵漏，但效果較差，只能提高真空泵抽空能力，保證背壓。

4、機組其他漏汽損失

高低旁轉(zhuǎn)換閥，主汽管道、BDV閥管道、1-三抽汽管道的電、氣動疏水閥等均存在內(nèi)漏，造成高焓值蒸汽泄露損失。

以上表明蒸汽泄漏已成為提高汽輪機效率、降低煤耗的主要因素。結(jié)合各發(fā)電廠汽輪機汽封優(yōu)化改造經(jīng)驗看，#1汽輪機檢修優(yōu)化勢在必行。

二、研究或革新內(nèi)容及創(chuàng)新點

1、優(yōu)化汽封間隙

汽輪機熱耗率、效率等參數(shù)嚴(yán)重偏離設(shè)計值的問題，為汽輪機缸內(nèi)汽封、外軸封，高中壓缸間軸封間隙大，內(nèi)外漏損失造成。在與東方汽輪機廠的設(shè)計處溝通后，給出答復(fù)提高缸效只有調(diào)小汽封間隙，并給出了整個汽輪機通流汽封間隙比舊標(biāo)準(zhǔn)更小的新標(biāo)準(zhǔn)，承諾調(diào)小后可降低能耗50KJ/kwh，達到汽輪機的理論設(shè)計能耗。為此王坪發(fā)電公司明確本次汽封檢修優(yōu)化改造方案：

1）更換汽輪機缸內(nèi)、外磨損和汽蝕、變形的汽封，確保汽封調(diào)整間隙時內(nèi)圓為一個圓，間隙一致，且汽封沒有溝槽等能增大泄露的缺陷，同時確定汽封仍采用東汽廠原DAS齒汽封，這樣可以保證新、舊汽封換用，減少浪費。

2）按照東汽給出的新標(biāo)準(zhǔn)對隔板汽封、軸封等可調(diào)整的汽封進行調(diào)整，以新標(biāo)準(zhǔn)的下限為準(zhǔn)，從而降低汽封泄漏損失。為了保證改造效果和安全，東汽廠派技術(shù)人員現(xiàn)場指導(dǎo)調(diào)整。

3）對間隙超標(biāo)的葉頂汽封（無法調(diào)整的汽封），全部更換。具體為現(xiàn)場拔取舊阻汽齒，捻鉚新齒，并重新加工至新間隙要求的尺寸。

通過以上優(yōu)化檢修汽封間隙和更換超標(biāo)間隙汽封等方法，起到全面阻漏作用，降低缸內(nèi)、外泄露，提高缸效。

2、減小管道系統(tǒng)蒸汽泄露，降低機組的汽耗，提高機組經(jīng)濟性

1）對低壓軸封供汽在排氣裝置裸露管路，確定加裝隔熱管技改方案，避免軸封供汽被排汽冷卻而損耗蒸汽，消除軸封殼處凝結(jié)成水對轉(zhuǎn)子局部冷卻彎曲，產(chǎn)生振動的不安全隱患。

2）對高低壓旁路轉(zhuǎn)換閥泄露，進行仔細研磨消除閥門內(nèi)漏。

3）對主蒸汽、BDV、1-3抽高壓疏水電、氣、手動等長期泄漏閥門，進行更換新閥。對再熱蒸汽、4-6抽的疏水電、氣動門進行研磨處理。

3、處理真空系統(tǒng)泄漏部位，提高機組真空度和做功能力

1）對低壓導(dǎo)氣管與低壓缸法蘭連接廠家設(shè)計問題，進行改進并增裝密封墊，消除法蘭接合面泄露蒸汽和真空問題。

2）處理軸封殼與低壓缸法蘭接合面緊固力不足問題，消除法蘭泄露真空。

3）通過在排氣裝置內(nèi)低壓軸封供汽管加裝隔熱管，提高軸封供汽的密封能力，從而降低軸封泄露真空。

三、應(yīng)用情況及經(jīng)濟社會效益

1、技術(shù)評價

1）改造前后各參數(shù)對比

2）排氣裝置內(nèi)軸封供汽管道增裝隔熱管后，軸封供汽壓力在明顯降低情況下，仍能保證軸封密封真空能力，同時軸封殼溫度提高到135℃，避免產(chǎn)生凝結(jié)水，不僅降低了軸封汽耗，同時又消除了不安全隱患。

3）通過處理低壓導(dǎo)氣管與低壓缸法蘭連接和軸封殼與低壓缸法蘭連接密封問題，消除了泄露真空，機組真空嚴(yán)密性由原來580Pa/m以上下降到180Pa/m以下，達到了機組的真空嚴(yán)密性要求。

4）修后的機組熱耗接近汽輪機的理論熱耗，按照理論推算可降低煤耗4.7g/kwh，比改造前王坪發(fā)電公司確定下降3g/kwh指標(biāo)還低1.7g/kwh，達到了改造的預(yù)期目的。

2、經(jīng)濟效益

1）機組熱耗修后比修前降低117.5kJ/kWh，按照電力系統(tǒng)經(jīng)驗值，每減少25kJ/kWh，可減少煤耗1g/kwh，折算汽輪機修后可節(jié)約煤耗117.5/25=4.7g/kwh。，如果按照#1機全年發(fā)電8億電折算，可節(jié)省用煤4.7*10-6*8*10+8=3760噸。

2）大大的降低了真空泵用電量，現(xiàn)場電機電流修后比修前降低20A以上。

3）大大的減少了濾油時間，減輕了濾油工作量。

4）通過處理高旁閥門泄露，避免了事故狀態(tài)下高旁管承壓不足潛在的不安全隱患。