汽輪機本體的節能改造

秦術一

摘 要：近些年，我國的科學技術水平不斷提高，在傳統電站，汽輪機是發電流程的主要組成部分，也是消耗能量的大戶之一。文章從汽輪機內部結構入手，分析了汽輪機在噴嘴和汽封2方面的降耗空間。

關鍵詞：汽輪機;噴嘴;汽封;升級

引言

在對汽輪機運行進行分析的基礎上，從汽輪機的安全性能、運行能耗、流量效率三個方面進行了分析，提出了設備、真空系統和汽輪機結構的節能改造方法。

1概述

通過對山東省內大型機組的煤耗分析，認為早期投產的汽輪機運行效率與現代汽輪機本體運行效率有以下兩方面的差距：一是當時的設計熱耗率較現代汽輪機的設計熱耗率本身存在200～300kJkW.h的差距，主要原因是當時葉型落后，設計手段單一，缺少先進的計算分析軟件和先進的試驗手段。二是機組的設計熱耗率同考核試驗的熱耗率也存在200～300kJkW.h的差距，主要原因是加工制造設備、安裝工藝落后，如葉型加工精度不夠、通流尺寸及動靜間隙偏差較大，保證不了設計要求，實際通流面積與設計通流面積不符。這兩項差距基本是固定差距，主要原因可歸結為技術落后，折合為通流效率約影響5～6%。我們多年來的節能工作主要是針對第二項差距，通過精修葉片，嚴格控制通流面積，重新調整級組的焓降分配及各級反動度，取得了顯著的節能效果，但仍有很大的局限性。利用現代化的整體更換式節能改造，克服了現場局限性的缺點，可以充分利用現代技術改造舊汽輪機，使汽輪機通流效率提高5%以上，徹底消除由于技術落后存在的能耗差距，保持設備的先進性。

機組的考核性熱耗值同實際運行值也存在300-400kjkwh的差距，此部分差距改造前后都存在，各機組差別較大，它與機組負荷率、運行狀況及運行管理水平有關。通過管理型節能，使運行熱耗率與試驗狀態下的熱耗率差別控制在3%以內是可能的。

通過汽輪機的技術改造，使汽輪機的通流效率普遍提高5%，出力提高10%，整機煤耗下降15～18gkW.h。2000年至2002年上半年已簽定改造合同的50MW以上的20余臺。通過改造后的驗收試驗分析，改造后的機組基本達到了預期的目標，但也發現一些問題，希望在以后的改造中給予考慮。

2汽輪機組節能降耗措施

2.1內部措施

保持冷凝器的最佳真空度。在凝汽式汽輪機機組中，凝汽器作為表面換熱器是機組運行的重要組成部分。汽輪機的排汽將通過冷卻水冷凝成水，并在冷凝器中形成高真空，從而使蒸汽在汽輪機中的蒸汽膨脹大大低于大氣壓力，大大提高了工作能力（每加薪1%）。蒸汽真空，單位負荷可增加1%。凝汽器真空是影響汽輪機各參數的汽輪機輸出和煤耗率的主要因素，是影響機組安全經濟運行的重要指標。目前，火電廠普遍存在著真空度低的問題，影響了機組的經濟效益。由于調節不當和設備存在的問題，凝汽器的真空度直接影響整個機組的安全、穩定和經濟運行。因此，在機組的正常運行中，必須保持冷凝器的最佳真空度。

2.2高中壓內缸改造

高中壓內缸在經過改造后，它的整體結構發生了改變，高中壓內缸的結構體系不再是僅包括高中壓內缸，還為其增設了蒸汽室以及高壓持環，降低結構的復雜性，簡化安裝步驟，不僅可以避免原設備中存在的漏氣問題，還可以降低工作人員的工作強度。除此之外，工作人員將定位銷安裝在了高中壓內缸的底部與頂部位置，保證機組汽輪機的軸線處于合適的位置。為了使內缸的氣密性得到提高，工作人員利用插管，實現進氣口的有效連接，機組汽輪機吸收內外缸差脹的能力得到了提高。

2.3汽封改造

汽輪機是將蒸汽的熱能轉變為機械能的一種機械，蒸汽進入汽輪機噴嘴后，在隨后的葉片間做功，以噴射動力和膨脹做功推動汽輪機轉子旋轉，將熱能完全轉化為機械能。汽輪機內葉片有動葉和靜葉之分，無論是動葉還是靜葉，其旋轉與靜止部分都存在一定的間隙，汽封的作用就是安裝在這間隙內，用來減少未做功蒸汽漏入下一級腔室內。汽封根據安裝位置不同，可分為通流部分汽封、隔板汽封、軸端汽封。反動式汽輪機還裝有高、中壓平衡環汽封和低壓平衡環汽封。

傳統的汽封為傳統的迷宮式汽封、采用高低齒迷宮式結構，利用許多次依次排列的汽封齒與軸之間的間隙，形成蒸汽腔室，使高壓蒸汽在這些汽室中依次節流降低壓力，達到減少蒸泄漏的目的（見圖1）。傳統迷宮式汽封的優點是技術成熟、成本低廉，安裝方便、應用廣泛。其缺點是間隙運行中不可調，啟停期間易發生摩擦。淮陰電廠#3、4汽輪機原設計的汽封均為傳統迷宮式汽封，在多年使用后已老化，汽輪機多次啟停導致汽封的徑向間隙增大。在#3汽輪機在大修時，還發現高壓進汽平衡環處2道汽封傾倒，嚴重影響了機組的經濟性。目前新型汽封有很多，應用也有很多。常用的新型汽封有：布萊登汽封;蜂窩汽封;刷式汽封;側齒汽封。其優劣性各有不同。

2.4低壓內缸改造

機組汽輪機的低壓內缸由碳鋼焊接結構組成，鑄件是低壓內缸兩側半環位置的主要組成部分，鋼板是其余部分的主要構成材料。工作人員利用側板，把低壓內缸劃分為兩個抽氣腔室，借助撐桿對這兩個抽氣腔室進行隔離，增大了低壓內缸的強度。工作人員還采用了建模的方法，對低壓內缸的結構進行了仿真分析，用帶孔的覆板與隔板進行連接，形成一個封閉的四邊形腔室，在四邊形腔室中安裝螺栓與中分面法蘭，使低壓內缸的密封性大大提高。除此之外，把排氣導流環固定在低壓內缸兩側，可以形成擴壓排氣通道，方便氣體的輸出與輸入。

結語

汽輪機本體部分的噴嘴、汽封優化升級改造，在國內傳統電站中都取得了良好的經濟效益。300MW暨汽輪機做為當前國內主力機型，在優化升級改造后得到經濟利益的同時，還降低了環境污染，是值得推廣的先進技術。在新一代汽輪機的研發中，新型噴嘴、汽封都有應用。合理使用新型技術將改變已服役機組的狀態，使其煥發出新的活力，更好地響應節能減排政策。

參考文獻：

[1]高春升.淺析汽輪機通流部分改進及前景[J].機械工程師，2013（10）：50-51.

[2]張東興，李季，謝資華等.表面粗糙對汽輪機通流部分性能影響的研究[J].華電技術，2012，34（7）：17-20.