惠坤龍,朱凱麗,呂 曌,張 咪

（西安石油大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院,西安 710065）

山東某電廠汽輪機(jī)節(jié)能與經(jīng)濟(jì)性比較分析

惠坤龍,朱凱麗,呂 曌,張 咪

（西安石油大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院,西安 710065）

當(dāng)下國家大力開展節(jié)能減排工作，尤其是火電行業(yè)的大型汽輪機(jī)組，已經(jīng)成為節(jié)能改造的重中之重，本文就目前我國山東地區(qū)火電力行業(yè)裝備的幾種型號(hào)國產(chǎn)600MW汽輪機(jī)組進(jìn)行了對(duì)比分析，并比較了各型機(jī)組的節(jié)能降耗措施。

600MW汽輪機(jī)；節(jié)能降耗；效能優(yōu)化

目前國內(nèi)多數(shù)火電企業(yè)裝備有各型國產(chǎn)600MW超臨界汽輪機(jī)組，但是在節(jié)能減排，降耗提效的壓力下，600MW汽輪機(jī)組的熱耗率要高于設(shè)計(jì)值等缺點(diǎn)就顯得尤為突出。主要原因可以歸結(jié)為以下的幾點(diǎn)：汽缸效率略低、背壓略高、軸封及門桿漏汽量稍大、熱力系統(tǒng)的泄露、高壓加熱器端差略高。其中導(dǎo)致汽缸效率偏低的原因[1]包括：通流部分結(jié)垢和汽封間隙較大。也有可能是因?yàn)楦舭宓闹圃旎蛉~片的制造工藝沒有達(dá)標(biāo)等。以下分別列舉并比較了山東某電廠兩種不同型號(hào)汽輪機(jī)組系統(tǒng)的問題和節(jié)能改造措施。

1 上汽中間再熱式汽輪機(jī)的節(jié)能與經(jīng)濟(jì)性

上海汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的2*600MW超臨界機(jī)組，由單個(gè)軸、三個(gè)內(nèi)缸以及四個(gè)排汽管道組成的中間型再熱式汽輪機(jī)組系統(tǒng)。當(dāng)該機(jī)組處于VWO的工況時(shí)，其功率最高可以達(dá)到674MW左右，機(jī)組的連續(xù)出力最高也能到650MW，因此該機(jī)組可輸出的額定功率可達(dá)600MW。機(jī)組的主蒸汽閥門額定蒸汽壓力是24MPa，背壓的設(shè)計(jì)值為5.0kPa，主管道蒸汽和再熱循環(huán)蒸汽都是560℃。

1.1 主體存在問題及改進(jìn)措施

該型汽輪機(jī)本體存在的問題主要是機(jī)組系統(tǒng)中高壓、低壓以及中壓內(nèi)缸的缸效率值都比較低，同時(shí)機(jī)組系統(tǒng)中的第五及第六段抽氣的溫度較高于正常值，再從汽輪機(jī)組系統(tǒng)的具體運(yùn)行狀況可知，高壓及中壓內(nèi)缸的實(shí)際效率比平均數(shù)值要低1.5%和3.0%左右，并且第五及第六段抽氣的溫度較設(shè)計(jì)數(shù)值高出30-50℃。除此之外，該型機(jī)組葉片頂部固定安裝了鑲嵌型的高低梳齒式汽封裝置，而其軸端及缸內(nèi)隔板則分別使用梳齒型和高低齒型汽封裝置。如果在日常的巡檢和維護(hù)過程中，這些汽封裝置都沒發(fā)生磨損等現(xiàn)象的話，則證明這些汽封裝置的設(shè)計(jì)使用間隙較大且密封不夠嚴(yán)密，結(jié)果使得內(nèi)缸的熱效率數(shù)值不高[2]。針對(duì)這些本體的問題，可以先使用更換不同型號(hào)的閥門來暫時(shí)解決因?yàn)槊芊鈫栴}而發(fā)生的蒸汽泄漏；當(dāng)然為了最終徹底消除因密封不實(shí)而發(fā)生的泄漏問題，則需利用汽輪機(jī)組系統(tǒng)停車大修維護(hù)時(shí)對(duì)汽封裝置進(jìn)行升級(jí)改造，從而提高汽缸的熱效值。

1.2 軸封系統(tǒng)問題及改進(jìn)措施

該型機(jī)組系統(tǒng)的軸封裝置在設(shè)計(jì)之初并沒有添加可調(diào)節(jié)的隔離閥門，而且低壓內(nèi)缸的軸封裝置上也沒有設(shè)置測(cè)溫口和疏水口等。這些缺陷都會(huì)造成整體的軸封裝置壓力升高，尤其是高壓內(nèi)缸的軸封裝置處蒸汽的泄漏量增加，無法及時(shí)優(yōu)化調(diào)整其他各處軸封裝置的壓力，致使泄漏蒸汽凝結(jié)的水滴滲進(jìn)機(jī)組系統(tǒng)的潤(rùn)滑油中。針對(duì)這些問題和漏洞，主要的解決方案是在機(jī)組系統(tǒng)的升級(jí)改造過程中積極與有關(guān)科研機(jī)構(gòu)和高校進(jìn)行強(qiáng)強(qiáng)合作，以便進(jìn)一步提高發(fā)電企業(yè)的科研實(shí)力，掌握核心的機(jī)組系統(tǒng)研制技術(shù)，最后增強(qiáng)企業(yè)的整體競(jìng)爭(zhēng)力。

1.3 疏水系統(tǒng)問題及改進(jìn)措施

該型汽輪機(jī)組系統(tǒng)中所使用的熱力及本體疏水通道等系統(tǒng)的體積都比較大，機(jī)組系統(tǒng)兩側(cè)中被各類數(shù)量繁多的管道占據(jù)，因此各個(gè)閥門極易發(fā)生蒸汽的泄漏。這樣一來除了降低整個(gè)機(jī)組系統(tǒng)的功率以外，一方面還會(huì)導(dǎo)致大量高壓蒸汽竄漏到凝汽器之中，進(jìn)而增加凝汽器的熱負(fù)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擴(kuò)容器間存在過大的壓力差值，進(jìn)而導(dǎo)致它們間的連接裝置因溫差而斷裂，最后致使外界空氣吸入凝汽器；此外還可能發(fā)生諸如熱流蒸汽由疏水通道回流入機(jī)組系統(tǒng)中，進(jìn)而造成蒸汽內(nèi)缸進(jìn)水，并導(dǎo)致機(jī)組系統(tǒng)停、開車過程時(shí)內(nèi)缸中的溫度差異太大等狀況。針對(duì)以上這些問題，發(fā)電企業(yè)可以由機(jī)組系統(tǒng)的安裝階段起就開始進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化改進(jìn)工作，比如對(duì)于機(jī)組內(nèi)各處關(guān)鍵位置的蒸汽閥門應(yīng)及時(shí)設(shè)置紅外的測(cè)溫設(shè)備，以便能實(shí)時(shí)監(jiān)控和檢測(cè)蒸汽泄漏情況。同樣一旦有泄漏情況發(fā)生，則應(yīng)盡快對(duì)漏氣閥門進(jìn)行必要的維修或直接更換處理。

2 烏沙山600MW汽輪機(jī)及熱力系統(tǒng)能耗分析

2.1 機(jī)組系統(tǒng)的現(xiàn)狀分析

該型號(hào)汽輪機(jī)組系統(tǒng)是由哈電集團(tuán)制造生產(chǎn)的，其具有一次性中間型再熱系統(tǒng)，超臨界系統(tǒng)，單個(gè)軸和三個(gè)內(nèi)缸及四向排氣，高壓與中壓混合內(nèi)缸，可凝汽型等特點(diǎn)[3]。機(jī)組系統(tǒng)在設(shè)計(jì)通流裝置時(shí)采取了反動(dòng)和沖動(dòng)型的組合模式。當(dāng)高壓蒸汽進(jìn)入機(jī)組內(nèi)缸時(shí)，首先要通過一個(gè)沖動(dòng)型調(diào)節(jié)葉級(jí)，接著再通過九個(gè)反動(dòng)型高壓葉級(jí)，最后經(jīng)過外缸底部的2個(gè)排氣閥口進(jìn)入到再熱裝置中。而通過中壓內(nèi)缸的蒸汽則要經(jīng)過六個(gè)反動(dòng)型葉級(jí)后，再由中壓內(nèi)缸頂部的排氣閥口進(jìn)入到中壓與低壓內(nèi)缸的連接管路中，最后依次進(jìn)入到1、2號(hào)低壓內(nèi)缸之中。此外，1、2號(hào)低壓內(nèi)缸都是雙分流型構(gòu)造，從中壓內(nèi)缸進(jìn)入的蒸汽通過七個(gè)發(fā)動(dòng)型葉級(jí)之后，再由每個(gè)級(jí)端的排氣排出，接著蒸汽進(jìn)入到每個(gè)低壓內(nèi)缸底部的凝汽裝置中，最后由內(nèi)缸底部的抽氣閥口抽出供給給水的加熱。

2.2 降低能耗的措施

依照機(jī)組系統(tǒng)各個(gè)葉級(jí)的汽封裝置運(yùn)行以及內(nèi)缸形變的不同狀況，及時(shí)記錄并測(cè)量需改造優(yōu)化的汽封裝置和封槽的大小尺寸，以及各葉級(jí)汽封裝置間縫隙大小等參數(shù)，再通過嚴(yán)密的公式計(jì)算、精準(zhǔn)加工、調(diào)試安裝等環(huán)節(jié)，將每個(gè)葉級(jí)上的每個(gè)汽封裝置以及彈簧等都可以做到嚴(yán)絲合縫，最后有效提升機(jī)組系統(tǒng)整體的節(jié)能及安全性能。經(jīng)過相關(guān)技術(shù)的升級(jí)改造，該型機(jī)組在額定600MW的工況時(shí)，可收可放的智能刷型汽封裝置可以把中壓內(nèi)缸中的熱效率提升0.5個(gè)百分點(diǎn)，減少熱量消耗可達(dá)26KJ/kW?h左右，并最終使發(fā)電企業(yè)的燃煤消耗降低 1.0g/kW?h。

[1]余鑄鐘.國產(chǎn)超臨界600MW汽輪機(jī)效能優(yōu)化分析[J].科技視界.

[2]石正洋.600MW汽輪機(jī)節(jié)能與經(jīng)濟(jì)性改進(jìn)措施初探[J].設(shè)備管理與改造.

[3]余鑄鐘.烏沙山600MW汽輪機(jī)及熱力系統(tǒng)節(jié)能實(shí)踐研究[D].華北電力大學(xué),2016(05).

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