發電廠汽輪機系統優化策略分析

上海大屯能源股份有限公司 發電廠 朱 軍

發電廠汽輪機系統優化策略分析

上海大屯能源股份有限公司 發電廠 朱 軍

在電力能源供應日趨緊張的情況下，優化發電廠的汽輪機，提高其運行效率，是積極落實節能減排政策的重要途徑之一。本文，筆者以某發電廠4×300 MW 亞臨界機組為例，對汽輪機系統的優化策略進行分析，以期對同行有所參考。

一、影響發電廠汽輪機系統運行狀態的主要因素

影響發電廠汽輪機組發電效率的因素比較多，主要有主汽溫度、循環水泵耗電率、補水率、凝汽器端差、給水泵單耗、主汽壓力以及凝汽器背壓等。另外，在優化發電廠汽輪機系統時，還需要考慮機組負荷率、附屬系統的完備程度以及汽輪機不同汽缸的熱效率等因素。

二、發電廠汽輪機系統存在的主要問題

1.汽輪機本體方面存在的問題。

（1）主汽的設計壓力與調節級動葉后的設計壓力分別為16.8 MPa和11.818 MPa，調節級的效率低于設計標準。

（2）高壓缸的效率低于設計標準。在實際運行中，該發電廠汽輪機組的高壓缸排汽溫度要比廠家設計值高出20 ℃ ～ 30 ℃，其高壓缸效率普遍低于廠家設計值5% ～ 10%.調節級汽封的結構形式為單齒、鑲嵌式；同時，大修該類型汽輪機時，揭缸檢查發現汽封未出現磨損情況。

上述情況表明，廠家的設計間隙值略大，使機器無法發揮出最佳的密封效果，增加了漏氣量，最終降低了調節級效率。

2.軸封系統方面存在的問題。該發電廠所使用的汽輪機封軸系統雖然在設計之初考慮了熱經濟性問題，但是由于軸封系統的設計太過簡單，導致軸封系統出現了一系列問題。如，啟/停軸封系統時常出現壓力低于設計標準；汽輪機組在處于正常工作狀態時，高壓軸封的漏汽量偏大等。需要及時改進這些問題，否則會直接降低汽輪機的工作效率。

3.疏水系統方面存在的問題。該發電廠的汽輪機組不論是熱力管道的疏水系統還是本體的疏水系統，其設計規模均十分龐大，閥門出現內漏的概率很大。這不僅影響汽輪機組功率的正常發揮，還會引發一系列問題。如，導致工質出現非允許狀態下的流動；增加擴容器和疏水集管之間的溫度差異，嚴重時會導致擴容器連接疏水集管之間的部位被拉裂，導致凝汽器漏入大量的空氣，破壞凝汽器的真空；數量龐大的高品質工質漏入到凝汽器當中，汽輪機組受此影響，機組功率明顯降低，并增大凝汽器的工作負荷水平，破壞凝汽器真空。

三、發電廠汽輪機系統的節能優化改造。

1.汽輪機本體方面的節能優化改造。首先，不論是在汽輪機的安裝過程中，還是在大修過程中，必須高度重視對質量的監督和管理，確保通流間隙始終保持在合理的水平。其次，如果發現汽輪機組在實際運行中出現了上下缸溫差較大的情況，應立即與廠家溝通，待確定汽缸夾層蒸汽的流量與流向之后，充分利用汽輪機大修的機會，直接更換汽封或者調整通流部分間隙，提高汽輪機的實際運行效率，實現汽輪機節能化運行。

2.軸封系統方面的節能優化改造。發電廠工程部門應該在設計階段就封軸系統存在的問題與廠家溝通、協商，并進行解決。建議在增加軸封供汽母管管徑的同時，對啟/停軸封系統時出現的壓力低于設計標準、高壓軸封的漏汽量偏大等問題進行解決，為發電廠相關設備的經濟運行和安全工作提供保障。

3.疏水系統方面的節能優化改造。在大修期間，通過對汽輪機組本體系統以及疏水系統的進一步改進和完善，在一定程度上降低了發電煤耗率，從而降低了發電成本，提高了發電廠的經濟效益。管道疏水擴容器以及高加危急疏水擴容器在進行疏水系統重新設計時被取消，導致高加危急疏水閥動作以及不同種類疏水閥門內漏能夠在不經過任何擴容器降溫的前提下便可直接進入到凝汽器背包擴容器中，致使凝汽器受到更大的沖擊，破壞凝汽器真空。

四、提高發電廠汽輪機系統經濟性的相關策略

1.功能優化。采用 SIS 系統（安全聯鎖儀表系統），充分利用該系統的狀態監測、發電煤耗計算、熱力系統故障診斷、優化運行策略制定及設備檢修建議提供等功能。采用運行優化技術，實現循環水系統、給水泵組、汽輪機運行方式、回熱系統、調門運行方式的優化，使用順序閥方式，盡量將閥位調整至閥點附近。參照機組的設計值或熱力試驗后獲得的最佳運行曲線，實行耗差分析管理，優化運行方式，在運行中監視并分析機組的主要經濟指標，并及時進行調整，不斷提高機組運行效率。

2.改善汽輪機的運行環境。

（1）每月進行1次真空嚴密性試驗。當機組真空下降速度大于 400 Pa/m in時，應檢查泄漏原因并及時消除。

（2）加強凝汽器的清洗保養，保持凝汽器清洗裝置處于良好的運行狀態。

（3）合理調整真空泵運行方式，根據凝汽器真空參數及真空嚴密性，確定最合適的真空泵運行方式。

（4）保證循環水的水質，防止凝汽器鋼管結垢，保證換熱效果。

（5）在真空系統設備安裝過程中要加強質量監督，確保真空系統管道閥門的嚴密性。