豐潤熱電公司1號汽輪機組綜合提效治理

夏榮海

河北大唐國際豐潤熱電有限責任公司，河北唐山 063000

豐潤熱電公司1號汽輪機組綜合提效治理

夏榮海

河北大唐國際豐潤熱電有限責任公司，河北唐山 063000

本文對汽輪機組各系統設備的節能提效問題進行系統的研究，并將研究結果與豐潤熱電公司生產實踐相結合，通過豐潤熱電公司1號汽輪機組綜合提效技術改造與缺陷治理的實際案例，進一步證明研究成果的可靠性，以期為電力企業汽輪機組的節能降耗工作提供一定的借鑒。

節能降耗；技術改造；綜合提效

在電廠生產過程中，汽輪機組發揮著極為重要的作用，也是耗能系統設備中的能源消耗大戶，如果我們能夠對汽輪機運行進行有效的節能降耗，那么必然會取得較好的經濟效益和社會效益。。

1 設備背景參數

豐潤熱電公司汽輪機具體參數如下。

廠家：哈爾濱汽輪機廠有限責任公司。

型號：CN250/300-16.7/538/538/0.4型汽輪機。

型式：亞臨界、一次中間再熱、單軸、三缸雙排汽、單抽凝汽式。

額定功率：300MW。

主蒸汽壓力：16.7MPa（a）。

主汽溫度：538℃。

2 設備運行存在的問題

2.1 豐潤熱電公司兩臺CN250/300-16.7/538/538/0.4型汽輪機組運行時存在以下問題

1）整機軸封、汽封間隙調整偏大，端封漏汽量大，現場環境差。

2）高、中壓缸效率偏低，機組熱耗高。

3）高、中、低壓缸通流部分間隙偏大，影響機組經濟運行。

4）機組排汽溫度偏高，低壓缸熱效低；凝汽器運行真空偏低，換熱效率低。

5）機組各熱力系統普遍存在閥門內漏缺陷，熱量損失嚴重。

上述問題也是國內同類型機組（300MW高壓缸反動式）普遍存在的共性問題，給機組的安全、經濟運行帶來不利因素。

2.2 改造的必要性

滿負荷運行時，豐潤熱電公司1號機組熱耗值為8173.38kJ/kW·h；而標準熱耗值為7843kJ/kW·h，實際熱耗遠大于標準熱耗。國內機組也普遍存在上述問題，急待解決。

3 問題分析及解決方案

3.1 問題分析

1）汽輪機本體缸效低，是導致機組熱耗偏高的一個重要因素；而該型汽輪機高、中壓缸原裝汽封為傳統梳齒式汽封，結構落后、密封效果較差，是導致缸效率低的主要原因。

2）機組排汽溫度偏高，低壓缸熱效低，凝汽器運行換熱效率低的原因主要是排汽端通道結構缺陷所致。豐潤熱電公司的汽輪機和國產大多數汽輪機一樣，其低壓缸采用了徑向排汽結構，其擴壓部分未設置導流裝置；同時凝汽器喉部橫向設置了#7、8低壓加熱器，抽汽管道及喉部支撐架，這樣的結構不僅造成排汽通道流體阻力系數很大，而且凝汽器換熱管束入口處的低壓缸排汽流場分布很不均勻，使凝汽器內不同位置的換熱管熱負荷偏差大，等于減少了凝汽器的有效換熱面積，進而影響汽輪機的排汽真空度，造成汽輪機的運行效率和出力降低。

3）豐潤熱電公司汽輪機中壓缸至低壓缸原導汽管彎頭為“蝦米節型”焊接彎頭，此型式彎頭流體局部阻力大，使蒸汽工質產生較大的動能損失。該設計缺陷也是導致低壓缸效率低的一個原因。

4）冷卻水塔散熱效率低，循環水溫度偏高，是導致凝汽器運行真空偏低，換熱效果差，低壓缸工作效率低的另一個重要原因。而目前冷卻水塔噴淋裝置噴頭的濺水碟普遍采用反射式，但其普遍存在著有濺水盲區，濺水面積小，水濺出后成線形或扇形，對空氣阻力大，與空氣接觸面積小等問題，換熱效果較差。

5）疏水閥在熱力系統中主要起到排除系統中積水的作用，它在機組啟停機時才開啟，機組正常運行時，閥門處于關閉狀態。如果疏水閥不能關閉嚴密，必將出現漏流，影響機組經濟運行。由于運行和檢修等原因，汽輪機組各熱力系統閥門普遍存在內漏缺陷，造成了機組熱能大量損失。

3.2 解決方案

解決汽輪機組能耗高、效率低問題的主要方法如下。

1）通過技改提高設備的能源利用率。

2）消除設備缺陷，以保持設備的良好出力。具體方案如下。

（1）將汽輪機高、中、低壓缸原裝傳統梳齒式汽封更換為結構更先進、密封性更好的新型汽封（如：布萊登汽封、蜂窩式汽封等），同時合理縮小汽輪機通流間隙，從而可有效提高汽輪機的運行效率。

（2）在汽輪機低壓缸與凝汽器連接的排汽通道內部合理安裝“導流板”，是解決排汽通道結構缺陷的一個有效途徑。

（3）將汽輪機中壓缸至低壓缸導汽管原“蝦米節型”焊接彎頭更換為“光滑型”熱壓一體彎頭，可大大減少蒸汽流動局部阻力損失，提高汽輪機運行效率。

（4）對冷卻水塔噴淋裝置的噴頭進行換型技術改造，“無軸承可旋轉型陀螺濺水碟噴頭”是一個很好的選擇方案。

（5）加強對汽輪機組各熱力系統普遍存在的閥門內漏缺陷的集中治理，可有效減少能量損失。

4 綜合提效治理實施

2014年4月，豐潤熱電公司對1號機組進行了大量的提效技術改造和缺陷治理，利用綜合手段使機組達到節能降耗目標。

4.1 節能技術改造項目

4.1.1 機組增容改造，高、中壓缸汽封調整

豐潤熱電公司設備部汽機專業通過與哈汽廠專家討論研究，充分考慮機組運行的經濟性和安全性，確定按照哈汽廠制定的汽輪機通流間隙調整方案，將該機組高壓缸I＋12級阻汽片及端部軸封全部更換，合理調整了高、中壓缸葉頂汽封及過橋汽封徑向間隙。技改后，高、中壓缸過橋汽封漏汽量被控制在2%以內，機組容量由額定300MW提升至320MW。1號機組增容改造照片見圖1。

圖1 車削調整高、中壓缸通流間隙

4.1.2 低壓缸汽封換型技術改造

大修中，設備部汽機專業將1號機組低壓缸原傳統梳齒式汽封更換為結構先進的刷式汽封，并根據哈汽廠提供的通流間隙調整方案，科學合理地調整了低壓缸汽封間隙，有效提高了低壓缸運行效率。低壓缸汽封換型照片見圖2。

圖2 更換刷式汽封

4.1.3 低壓缸排汽通道優化節能改造

本次大修中，設備部汽機專業根據理論計算和流場模擬實驗結果，在低壓缸排汽至凝汽器入口通道內的不同位置加裝若干個不銹鋼“導流板”。此技改，有效破壞低壓缸排汽二次渦流場，垂直向流場不均勻性得到顯著改善，低壓缸排汽擴壓能力明顯增強，凝汽器換熱效率顯著提高。低壓缸排汽通道優化節能改造照片見圖3。

圖3 導流板安裝圖

4.1.4 中、低壓缸導汽管彎頭換型技術改造

本次大修中，設備部汽機專業將中壓缸至低壓缸導汽管原“蝦米節型”焊接彎頭更換為“光滑型”熱壓一體彎頭，減少了蒸汽流動局部阻力損失，提高了汽輪機運行效率。“光滑型”熱壓見圖4。

圖4 光滑熱壓成型彎頭

4.1.5 水塔噴淋裝置噴頭換型技術改造

“1號水塔提效技改”就是本次大修中的一項重點節能降耗項目。設備部汽機專業將1號水塔配水管路原“反射式濺水碟噴頭”更換為“無軸承可旋轉式無盲區陀螺濺水碟噴頭”。此技改增大了水塔噴淋面積、有效降低循環水溫度，間接提升凝汽器真空度。水塔噴淋裝置噴頭換型技改照片見圖5。

圖5 技改前后兩種噴頭對比

4.2 設備提效缺陷治理項目

4.2.1 低壓旁路閥內漏治理

大修中，汽機專業將汽輪機低壓旁路閥解體檢修，通過精車加工及研磨拋光處理，去除了閥門密封面上的溝道和小麻點，并重新調整了低旁閥的全關閉限位，有效消除該閥門內漏缺陷。

4.2.2 各熱力系統疏、放水閥內漏治理

大修中，汽機專業引進了技術先進的“大型閘閥門口研磨機”。對汽機30余個高、中壓疏、放水閥門口密封面進行了研磨和試口檢修，以確保汽輪機組高效、安全運行。

5 綜合提效治理前、后性能試驗

為掌握機組綜合提效治理的效果，2014年豐潤熱電公司在1號機組大修前和大修后，邀請了“華北電力科學研究院有限責任公司”技術人員到場，對該機組進行了兩次性能試驗。

5.1 綜合提效治理前性能試驗結論

1）1號機組大修前試驗于2014年3月14日進行。300MW工況下，機組試驗熱耗為8423.52kJ/kW·h，經參數修正后熱耗率為8251.81kJ/kW·h，225MW工況下，機組試驗熱耗為8470.16kJ/kW·h，經參數修正后熱耗率為8468.94kJ/kW·h，150MW工況下，機組試驗熱耗率為8723.86kJ/kW·h，經參數修正后熱耗率為8721.57kJ/kW·h。

2）在試驗期間經過了解機組存在閥門內漏情況，治理閥門內漏可以有效的提高機組熱經濟性，在本次檢修期間應對閥門內漏及時處理。

5.2 綜合提效治理后性能試驗結論

1）1號機組大修后性能試驗于2014年5月進行，300MW工況機組試驗熱耗為8383.83kJ/kW·h，經參數修正后熱耗率為8025.51kJ/kW·h；225MW工況機組試驗熱耗為8483.35kJ/kW·h，經參數修正后熱耗率為8305.30kJ/kW·h；150MW工況機組試驗熱耗為8809.55kJ/kW·h，經參數修正后熱耗率為8655.03kJ/ kW·h。

2）高壓缸效率在300MW工況下為85.94%，與大修前高壓缸效率84.16%比較有所提高。

3）本次大修經過高中壓缸汽封調整、低壓缸汽封改造、閥門內漏處理及凝汽器汽側安裝導流板等工作。通過上述數據與大修前試驗報告（QJ/經濟-028-2014）比較，表明此次大修達到了節能降耗的目的。

6 結論

通過“綜合提效治理前、后性能試驗”的實踐證明，豐潤熱電公司本次1號機組綜合提效治理工程的節能降耗效果顯著，而且還大大減少了硫化物、氮氧化物、碳氧化物和煙塵的排放，對社會環保意義巨大。本次“綜合提效治理”中利用了多種新技術、新工藝，這些新技術和新方法，在實踐應用中都達到了預期的節能降耗效果。以上“綜合提效治理經驗”能夠為電力企業汽輪機組的節能降耗工作提供很好的借鑒。

[1]謝天宇.火電廠汽輪機運行調試檢修與維護手冊.銀聲音像出版社，2004.

[2]C250/N300-16.7/538/538型汽輪機說明書.哈爾濱汽輪機廠，2007.

[3]潘懷德.汽輪機本體檢修.中國電力出版社，2008.

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1674-6708（2015）149-0104-03