深圳媽灣電力公司300MW機(jī)組節(jié)能改造探討

彭國元

摘要：當(dāng)前，我國能源供應(yīng)日趨緊張，節(jié)能降耗是一項(xiàng)極其重要的工作。媽灣公司分別對#1、#2、#4機(jī)組鍋爐的燃燒器、空預(yù)器及汽輪機(jī)的本體、輔機(jī)及熱力系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行了分析，提出并實(shí)施了具體的改造方案，取得了比較好的效果。

關(guān)鍵詞：300MW機(jī)組；節(jié)能降耗；節(jié)能改造；深圳媽灣電力公司；反動式氣輪機(jī) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM311 文章編號：1009-2374（2015）10-0093-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0900

深圳媽灣電力公司#1機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)廠引進(jìn)美國西屋公司技術(shù)設(shè)計(jì)制造的亞臨界300MW汽輪機(jī)，于1993年11月投產(chǎn)運(yùn)行。#1爐為哈爾濱鍋爐廠生產(chǎn)的HG-1025/18.2-YM6型亞臨界壓力、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、控制循環(huán)汽包爐。下面以深圳媽灣電力公司#1機(jī)組的改造為例加以說明。

1 #1機(jī)組現(xiàn)狀

#1機(jī)由于在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、優(yōu)化設(shè)計(jì)及加工等方面存在缺陷，導(dǎo)致高、中壓缸效率低；高壓缸上、下缸溫差大；汽缸變形嚴(yán)重，汽封間隙超標(biāo)，漏汽量較多；高壓缸排汽溫度高等問題，#1爐存在NOX含量高及空預(yù)器漏風(fēng)大等問題，其中也有調(diào)節(jié)級效率偏低、熱力系統(tǒng)及輔機(jī)部分等方面的因素。針對#1機(jī)組存在的這些問題，對本體及熱力系統(tǒng)進(jìn)行了改造。

2 鍋爐改造部分

2.1 燃燒器改造

2.1.1 #1鍋爐改造前狀況。#1鍋爐為HG-1025/18.2-YM6型，亞臨界壓力、一次中間再熱、控制循環(huán)、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣汽包爐。#1爐在正常運(yùn)行時(shí)NOX排放較高，平均在600mg/Nm3左右，低氧運(yùn)行時(shí)NOX可下降到400mg/Nm3左右，但會帶來飛灰可燃物升高，鍋爐效率降低。因此，本次改造的中心是在保持鍋爐高效安全運(yùn)行的前提下，將NOX降低至理想水平。

2.1.2 改造方案。現(xiàn)有燃燒器布置不適用于低NOX燃燒器需要，對現(xiàn)有燃燒器必須進(jìn)行較大幅度的低NOX改造。更換四角燃燒器（一二次風(fēng)噴口及噴嘴體）及角區(qū)二次風(fēng)箱，增加燃盡風(fēng)系統(tǒng)。

2.1.3 具體改造范圍：（1）現(xiàn)四角主燃燒器全部更換：一二次風(fēng)組件、風(fēng)箱幾道、擋板風(fēng)箱及風(fēng)門執(zhí)行器；（2）新增高位燃燼風(fēng)系統(tǒng)：燃燼風(fēng)管道、膨脹節(jié)、燃燼風(fēng)風(fēng)箱、擋板風(fēng)箱、燃燼風(fēng)噴嘴、燃燼風(fēng)流量測量、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及附件等。

2.1.4 根據(jù)射流空氣分布及燃燒過程控制，具體改造措施如下：（1）縱向三區(qū)分布：在主燃燒器區(qū)上部布置有高位是OFA燃盡風(fēng)，占總風(fēng)量的20%～26%，是降低燃燒型及熱力型NOX的主要手段，燃盡風(fēng)噴口可上下左右擺動；（2）橫向雙區(qū)分布：通過對爐內(nèi)一二次風(fēng)切圓的調(diào)整，并在適當(dāng)位置布置有貼壁風(fēng)噴口，在爐膛截面上形成了三場特性截然不同的中心區(qū)與近壁區(qū)分布；（3）一次風(fēng)采用空間濃淡分布技術(shù)：一次風(fēng)空間濃淡組合布置。采用濃淡型燃燒器，一次風(fēng)用彎頭或擋塊等方法實(shí)現(xiàn)濃淡分離；（4）高位燃盡風(fēng)布置4層且一層備用：燃盡風(fēng)采用較高位布置，距最上層一次風(fēng)5m以上。燃盡風(fēng)設(shè)計(jì)采用三層，實(shí)際布置4層，運(yùn)行時(shí)調(diào)整手段靈活，通過不同層的搭配組合，以尋求最優(yōu)燃盡風(fēng)位置；（5）足夠的還原及燃盡高度：對現(xiàn)場的設(shè)備條件給予應(yīng)有的尊重，一次風(fēng)只有上一次風(fēng)標(biāo)高略有上移外，其他幾層一次均沒有移動。

2.2 空預(yù)器改造

#1爐原有兩臺哈爾濱鍋爐廠制造的29-VI-1780型回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，在日常運(yùn)行中主要存在漏風(fēng)率大、低溫端腐蝕、堵塞等問題。

#1爐在大修期間，將#1爐原有的兩臺哈爾濱鍋爐廠制造的29-VI-1780型回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器改造更換為豪頓華工程有限公司制造的28.5VNT1900型回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器。改造完成后空預(yù)器運(yùn)行正常，并由西安熱工研究院對空預(yù)器的性能進(jìn)行了試驗(yàn)，結(jié)論如下：

機(jī)組負(fù)荷248MW時(shí)，空預(yù)器漏風(fēng)率為A側(cè)5.57%、B側(cè)4.39%，兩側(cè)平均4.98%，整體上接近于考核試驗(yàn)時(shí)的水平。

機(jī)組負(fù)荷248MW時(shí)，空預(yù)器實(shí)測阻力為A側(cè)：900Pa、B側(cè)：900Pa，設(shè)備狀態(tài)較好。

3 汽機(jī)改造部分

300MW機(jī)組屬于反動式汽輪機(jī)，其結(jié)構(gòu)和熱力過程與沖動式汽輪機(jī)有較大差異。汽封漏汽短路本級不做功，而且這股汽流進(jìn)入下級時(shí)會造成干擾，擾亂下一級入口汽流的流動方向，產(chǎn)生汽輪機(jī)級間的汽封漏汽損失。漏汽損失對級效率的影響較大，通流部分汽封間隙增加導(dǎo)

致的漏汽量增加，是機(jī)組通流效率降低的主要原因。

3.1 通流部分的改造

3.1.1 密封結(jié)構(gòu)改造，將六根高壓進(jìn)汽插管由彈性活塞環(huán)密封改造為鐘形罩密封，保證密封面嚴(yán)密不漏汽，徹底克服和解決了密封環(huán)結(jié)構(gòu)存在的各類問題。

3.1.2 調(diào)節(jié)級改造，本次改造采用新設(shè)計(jì)噴嘴，噴嘴組由73型的48個(gè)通道結(jié)構(gòu)改造為73B型的126通道結(jié)構(gòu)。噴嘴組的材質(zhì)由原來的1Cr12Mo-5改為1Cr12W1MoV，以提高材質(zhì)機(jī)械性能和使用壽命；調(diào)節(jié)級動、靜葉型線采用新的型線設(shè)計(jì)。

3.1.3 更換汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級動葉片，由73型葉型改為73B型葉型，動葉片由鉚接成組改為自帶冠結(jié)構(gòu)，增加汽封齒數(shù)。

3.1.4 1～6號調(diào)節(jié)閥順序改變。由原來的124563開啟順序改為635421開啟順序。

3.1.5 改進(jìn)原高、中壓缸夾層冷卻蒸汽的流程，在外缸上、下半打孔接管引向高排逆止門前。

3.1.6 高壓缸通流部分改造：更換機(jī)組高壓1～12級動葉片、靜葉片由73型汽輪機(jī)葉型改為73B型汽輪機(jī)葉型。實(shí)驗(yàn)表明應(yīng)用“前更輕后更重”后部加載的73B葉型具有更好的汽動性能。

3.1.7 高壓隔板套由73型改為73B改進(jìn)型，中分面緊固螺栓的規(guī)格改為M72。此項(xiàng)改進(jìn)解決了機(jī)組隔板套易發(fā)生變形的問題，對減少汽缸內(nèi)漏汽量，提高高壓缸效率發(fā)揮了顯著作用。

3.1.8 在高壓外缸內(nèi)側(cè)增加擋汽板。

3.1.9 更換中壓缸1～9級動葉片、靜葉片由73型葉型改為73B型葉型。

3.1.10 低壓缸通流改造：更換機(jī)組低壓前2×4級動。低壓末三級更換為最新型的圍帶結(jié)構(gòu)為自帶冠的形式288、515、900mm葉片及其配套靜葉。

3.2 汽封、軸封部分改造

圖1 蜂窩式汽封原理圖

#1機(jī)組原始安裝的均是傳統(tǒng)梳齒式汽封，缺點(diǎn)是泄露較大，易磨損。本次改造是將梳齒式汽封改造成蜂窩式汽封（原理圖如圖1所示），其優(yōu)點(diǎn)是密封效果較好，且耐高溫、質(zhì)地較軟，與轉(zhuǎn)子碰磨時(shí)傷害較輕。

經(jīng)過改造后由西安熱工研究院對軸封漏汽量進(jìn)行了測試，試驗(yàn)結(jié)果如下：軸封漏汽量試驗(yàn)通過分別降低主蒸汽溫度、再熱蒸汽溫度的方法在5VWO狀態(tài)下進(jìn)行，以確定高、中壓合缸處實(shí)際的軸封漏汽流量。試驗(yàn)結(jié)果表明：高、中壓合缸處軸封漏汽量占再熱蒸汽流量的份額為3.331%。

3.3 優(yōu)化熱力系統(tǒng)

為減少內(nèi)漏對熱經(jīng)濟(jì)性的影響，對汽機(jī)熱力系統(tǒng)做以下改進(jìn)：

3.3.1 將汽機(jī)高中壓平衡管疏水改接到四段抽汽電動門前，由于高中壓平衡管蒸汽壓力、溫度與四段抽汽相近，改造后不會產(chǎn)生熱沖擊。

3.3.2 將高壓外缸疏水改接到高壓缸排汽逆止閥前，因高壓外缸蒸汽參數(shù)與高壓缸排汽接近，改造后不會產(chǎn)生熱沖擊。改進(jìn)后就算發(fā)生疏水閥關(guān)不嚴(yán)，漏汽進(jìn)入到高壓缸排汽管道，不產(chǎn)生熱損失，更不會影響凝汽器熱負(fù)荷。啟、停機(jī)時(shí)疏水排到高排逆止閥前通過高排逆止閥前疏水管排到SK-13疏水?dāng)U容器。

3.3.3 將中壓缸排汽區(qū)疏水以及中壓外缸疏水管道取消，優(yōu)化中壓缸疏水，原中壓缸排汽區(qū)疏水口同四段抽汽口在同一圓周上，當(dāng)汽缸內(nèi)積水時(shí)可以直接進(jìn)入四段抽汽口，通過四抽管道電動門前的疏水門排至凝汽器。同樣中壓外缸疏水與三段抽汽口位置很近，且在同一水平位置，疏水可以通過三抽管道排走。

3.3.4 取消主蒸汽管道三通前疏水電動門和手動門，取消主蒸汽管道三通后左側(cè)支管路疏水電動門和手動門，擴(kuò)容器側(cè)加裝堵頭，以上兩疏水管路合并后再與右側(cè)支管路疏水管合并，即三路并為一路。

3.3.5 由于公司現(xiàn)有6臺機(jī)組，各機(jī)組輔汽系統(tǒng)均已實(shí)現(xiàn)互備，且參數(shù)完全滿足需要，因此將主蒸汽和冷再熱蒸汽汽源全部取消，這樣既精簡了系統(tǒng)，減少了內(nèi)漏，又使軸封調(diào)節(jié)變得簡單。

3.3.6 原給水泵密封水回收系統(tǒng)設(shè)計(jì)為多級水封，運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)回水不暢，導(dǎo)致給水泵處密封水溢流。本次將密封水回收裝置改為單級水封，不僅投資少，且系統(tǒng)簡單，可靠性高。

3.3.7 由于7、8號低加疏水的壓差較小，原管路出口較高，會造成疏水不暢。重新鋪設(shè)的管道與原疏水調(diào)整門前管徑一致，取消氣動門前后手動門。

3.3.8 取消用于中壓缸啟動的高壓缸排汽通

風(fēng)閥。

3.4 汽機(jī)輔機(jī)改造

#1機(jī)組凝結(jié)水系統(tǒng)原設(shè)計(jì)兩臺流量為840t/h、揚(yáng)程為244m、工頻轉(zhuǎn)速為1480rpm的凝結(jié)水泵，一臺運(yùn)行，另一臺備用。凝結(jié)水泵都是在工頻狀態(tài)下運(yùn)行，通過除氧器上水調(diào)節(jié)門的節(jié)流來調(diào)節(jié)除氧器的水位，一方面導(dǎo)致除氧器上水調(diào)節(jié)閥存在節(jié)流損失，在低負(fù)荷時(shí)尤為明顯；另一方面閥門的頻繁調(diào)節(jié)也造成了閥門的可靠性下降，影響機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。

據(jù)計(jì)算，當(dāng)將水泵的流量由額定值Q0調(diào)低至70%Q0時(shí)，采用變頻調(diào)速方式的功耗約比調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)方式的功耗減少52%。同時(shí)采用變頻調(diào)節(jié)后，原調(diào)節(jié)閥全開，減少了閥門損耗，也減少了閥門的維護(hù)工作量。另外也減少了電機(jī)啟動時(shí)的電流沖擊，延長設(shè)備使用壽命，降低凝泵運(yùn)行時(shí)的噪音。

在#1機(jī)組大修期間對凝結(jié)水泵進(jìn)行了變頻改造，優(yōu)化了凝結(jié)水泵的運(yùn)行狀況和調(diào)節(jié)性能，實(shí)現(xiàn)了自動控制，但從機(jī)組日常的運(yùn)行中可知，由于受到給水泵密封水壓力要求的限制，人為地將凝結(jié)水泵變頻器的下限限制在80%，以滿足給水泵密封水足夠的壓力，使凝結(jié)水泵進(jìn)行變頻改造后的節(jié)能效果沒有充分發(fā)揮出來。

4 結(jié)語

通過對#1機(jī)組鍋爐的燃燒器、空預(yù)器及汽輪機(jī)的本體、輔機(jī)及熱力系統(tǒng)的改造，大大提高了#1機(jī)組的運(yùn)行效率，可在同行業(yè)中推廣，以實(shí)現(xiàn)機(jī)組的有效節(jié)能。

（責(zé)任編輯：陳 倩）