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发电厂汽轮机运行节能降耗策略
郑锡开
（广东红海湾发电有限公司,广东 汕尾 516600）
摘 要：汽轮机节能降耗对提升发电厂运行效益有着重要意义,亦符合未来环境影响企业的发展趋势.文章以当前国际能源形势与环境问题为背景,以某电厂600MW汽轮机组为例,分析了造成发电厂汽轮机组能耗的主要因素,阐述了电厂汽轮机组节能降耗的原理,并提出了多种汽轮机节能降耗策略与措施,希望对类似电厂汽轮机节能改造有所助益.
关键词：发电厂；汽轮机；节能降耗；国际能源形势；环境问题 文献标识码：A
中图分类号：TM621 文章编号：1009-2374（2016）20-0082-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.20.040
国家多部门联合颁布的《煤电节能减排升级与改造行动计划》（发改能源[2014]2093号）中指出：到2020年,所有在服役的燃煤发电机其能耗不得超过310g/kW·h,其中发电量在60kW·h及之上的机组能耗不能超过300g/kW·h,其他低发电量机组经过改良后均可达到大气污染物排放标准.为确保这一目标的达成,对机组整机性能进行测试和诊断,找出节能突破口,寻找对比相关改造技术,使技术改造适当领先,投资经济合理,最终选择最优改造方案是非常必要和迫切的.
依据火电厂节能降耗的相关理论研究可知,实现机组效率提升的同时降低能耗应从下述内容入手：一是改进主副机组,提升主机发电效率；二是提升蒸汽初始参数,以提高热循环的温度均值；三是确保排气压力的持续稳定,避免冷源损失；四是提升热循环效率,降低锅炉换热温度差值；五是最大化降低热力过程及热交换中的换热温度差值；六是降低气体与液体工质在流动中的热量散发损失；七是降低内漏、缩减外漏；八是提高汽轮机内效率.
1 机组概况
我厂共有4台机组,两台600MW和另两台660MW机组,机组类型为超临界、单轴、凝气式汽轮机组,轮机总数为四十二级,其中高压转子共八级；中亚转子共六级；低压转子共二十八级.汽轮机选用压合缸构造,两个低压缸采用对称双流反向布设.在进行全面维修前先对机组性能进行全面检测,检测结果显示机组存在热耗率过高,同设计值存在偏差,仍有一定节能空间.热耗率属于反应汽轮机综合性能的参数指标,其由汽轮机自身性能、热力系统运行状况、设备参数多方面要素共同决定,这些数据同设计值之间的差距就决定着机组的真实运行状况.
2 引起汽轮机能耗的主要因素
2.1 汽轮机本体方面
在进行上述机组的诊断试验中,工作人员发现了问题：汽轮机各气缸均无法实现内效率的达标,其中尤以低压缸最为明显；汽轮机通流时的温度与压力值相对较高；轴端、平衡盘及各级通流汽封性不佳.得出了该机组在额定参数和600MW铭牌功率下,热耗率和设计值存在一定的差距,也就是汽轮机本体的一个重要性能指标——汽轮机缸效率低,对整个机组的煤耗造成了极大影响.
2.2 热力系统方面
热力系统与辅助设施存有的故障不仅会威胁机组运行安全,还会影响其经济效益的充分发挥.其主要问题可归纳如下：一是冷却端设备配置不齐,凝汽器真空度不足；二是回热系统存在加热差值大、加热器运行水文异常；三是疏水系统设计不合理,阀门内漏明显；四是热力系统结构过于复杂,冗余过多,易出现内漏事故.
3 电厂汽轮机节能降耗应对措施
3.1 汽轮机组本体优化
3.1.1 安装质量：在安装质量方面主要体现在通流部分的间隙.电厂对这部分应该要重视,通过检修调整是可以得到改善的.
3.1.2 叶片改进.各级动静叶片均选择新型高效变截面扭曲型叶片,以便于降低二次流损失,提升热效率；低压次末级拉筋型动叶更换为整圈自锁阻尼型长叶片,以更好地保障末级叶片的运行安全.
3.1.3 汽封结构改进.将高压叶片顶部两齿平汽封形式更改为四齿高低齿汽封,以降低漏气损失；对低压末级及次末级动叶顶部增设汽封,并缩小动叶顶部间隔,缩减漏气量的同时提升各级效率.
3.1.4 缸体改进.对各级内缸及静叶持续实施优化改进,以提升各缸工作效率；对高压进气管实施弹性密封改造,增加密封环数量,以便减小漏气损失.
3.1.5 调节级改进.选用高效平衡动叶并改良动叶围带结构,增多叶顶汽封齿数量,降低漏气损失；静叶选用子午端壁型线,降低二次损失.
3.2 对汽轮机热力系统进行完善
热力系统设计的合理与否直接影响着机组运行的安全与可靠.针对该系统开展合理的优化升级既有助于提升系统运行稳定性,还能够减小能耗,节约成本,实现经济效益的提升.可以说,只有确保整个热力系统长时间维持稳定且优良的运行状态,才可以真正确保汽轮机整体经济功能的全面发挥,因此针对热力系统的改进应从下述三个方面着手：
3.2.1 在热力系统的设计和使用中,针对其存在的工质利用率不足现象,应当最大化保障工质的回收再利用比率,全力规避工质的无端浪费,从设计层次提升能量使用水平,从而提升机组运行效率和经济性效益.
3.2.2 阀门泄漏问题的治理.热力系统存在的泄漏问题对于机组经济性能的发挥亦有着巨大影响.根据国内外各电厂实践表明这一问题对机组效能的影响虽大,但只需进行一定的小比例投入即可获得良好改善.可以说很多时候这一改进的产出比远远优于对通流环节的改造.有鉴于此,在节能降耗中应首先加强对阀门密闭性的管理.
3.2.3 合理调控加热器端差.加热器端差过大表明设备运行水文相对不足,其原因在于疏水阀门的调节不过关.通常来说,加热器水位的不足会引发串气现象,这会导致换热管道的振动,进而引发阀门泄漏,对加热器疏水管路造成损伤.鉴于加热装置水文控制精度的不足,在实际使用中应以下端差为控制标准,并适当上调报警警戒值.
4 工程实例分析
4.1 工程概述
2013年1月我门厂委托西安热工院对1、2号机组进行节能诊断试验,试验结果明确了汽轮机本体热耗方面存在的主要问题为：汽轮机汽轴封间隙大,造成级间损失,导致汽轮机缸效偏低、热耗偏大.为更好的提升汽轮机的工作效率,公司成立汽轴封改造项目小组,对2号机组汽轮机本体原有汽轴封部件进行升级优化节能
改造.
4.2 改造实施
汽轴封改造项目小组除了抽派专业人员到具有相关改造经验的国内电厂进行调研外,还多次邀请国内知名汽轮机汽轴封改造专家到场,就汽轴封改造技术的关键点及汽轴封的选型进行了充分分析、比较、探讨,最后在选型方面决定选用东汽厂的DAS汽封、大连华鸿的侧齿汽封、哈尔滨布莱登汽封混合改造.
此外改造项目小组还对汽轴封间隙值进行了优化调整.为了使汽封间隙调整更合理,保证机组在改造后能顺利成功启动,项目组与东汽厂家取得联系,由厂家专门针对本次改造汽封间隙调整制定了优化调整方案,对原有汽轴封间隙值进行了优化调整,并要求施工队伍在施工中严格按照新的优化间隙值进行汽轴封的安装间隙调整,调整好后执行把关验收制度,现场测量核实,签字验收,确保调整数值的准确性.
4.3 效果分析
改造后通过实际运行显示：2号汽轮机组大修后汽轮机本体高压缸效率为84.46%,较大修前83.86%提高0.6个百分点,比设计值86.73%低2.27个百分点；中压缸实际效率为90.84%,较修前89.89%提高0.95个百分点,比设计值92.92%低2.08个百分点；高、中压缸间漏汽率为2.3%,较大修前3.18%下降0.88个百分点；低压缸效率为90.13%,较大修前86.51%提高3.62个百分点,比设计值93.19%低3.06个百分点.根据缸效率变化对机组经济性的影响估算,汽轮机汽轴封改进使机组热耗下降70kJ/kWh,发电煤耗率下降2.62g/kWh.数据充分证明2号机汽轴封改造取得了圆满成功.
5 结语
汽轮机节能降耗是当下发电厂运行管理的重要内容,其对提升电厂运行效益有着重要影响.造成汽轮机能耗的因素是多方面的,包括汽缸工作效率、机组通流性、汽压温度、出力系数等,对汽轮机的节能减排要从技术改造与管理两方面入手,通过多种措施手段稳固及提升汽轮机机组工作效率,降低其能量消耗.
参考文献
[1] 张斌．发电厂汽轮机运行节能降耗的措施探讨[J]．科技风,2014,（22）.
[2] 陈杉林．发电厂汽轮机运行节能降耗策略探究[J]．科技展望,2015,（22）.
[3] 杨勇平,杨志平,徐钢,王宁玲．中国火力发电能耗状况及展望[J]．中国电机工程学报,2013,（23）.
作者简介：郑锡开（1973-）,男,广东揭阳人,广东红海湾发电有限公司工程师,研究方向：汽轮机节能减排.
（责任编辑：蒋建华）
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