汽輪機(jī)節(jié)能優(yōu)化措施分析

鄧進(jìn)

摘 ? 要：電力行業(yè)內(nèi)部競爭越來越激烈，煤價(jià)高企，火電廠成本隨之增加，運(yùn)營面臨巨大挑戰(zhàn)。對(duì)三大主機(jī)設(shè)備之一的汽輪機(jī)來說，通過對(duì)汽輪機(jī)采取切實(shí)可行的節(jié)能優(yōu)化措施，積極落實(shí)節(jié)能減排基本國策，使其以最小的能耗安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。文章對(duì)此進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī);節(jié)能;降耗增效

南京華潤熱電有限公司二期設(shè)計(jì)、安裝亞臨界330 MW汽輪發(fā)電機(jī)組兩臺(tái)（電廠編號(hào)：#3，#4）。汽輪機(jī)為上汽廠制造的亞臨界、單軸、雙缸雙排汽、一次中間再熱凝汽式汽輪機(jī)。投產(chǎn)以來，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，并通過輔機(jī)變頻器改造、汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴改造、汽封改造、調(diào)節(jié)汽門閥序、流量特性優(yōu)化等節(jié)能優(yōu)化措施，純凝工況供電煤耗得到顯著降低。

1 ? ?降低輔機(jī)單耗

（1）高壓變頻器隨著制造技術(shù)不斷的提高、造價(jià)的降低，在電廠中得到普遍應(yīng)用。南京華潤熱電有限公司機(jī)側(cè)輔機(jī)閉冷泵、凝泵采用高壓變頻器改造，均為一臺(tái)變頻、一臺(tái)工頻備用。采用變頻器后，凝泵、閉冷泵電流大大降低。變頻器改造除了降低電流，還改善了輔機(jī)啟動(dòng)性能、降低了對(duì)廠用電網(wǎng)的沖擊。輔機(jī)根據(jù)各自負(fù)載特性調(diào)整轉(zhuǎn)速以適應(yīng)壓力、流量等參數(shù)的要求，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制，避免采用閥門控制，使能量損失在閥門和擋板上，具有明顯的節(jié)能特性。

經(jīng)過幾年的經(jīng)驗(yàn)積累和探索，綜合考慮變頻器故障率，凝泵、閉冷泵變頻器改造所產(chǎn)生的節(jié)能效果顯著。機(jī)側(cè)輔機(jī)單耗凝泵由原來的0.19%降至0.14%，閉冷泵由原來的0.06%降至0.03%。由此可見，應(yīng)用高壓變頻器、變頻調(diào)節(jié)取代傳統(tǒng)節(jié)流調(diào)節(jié)的方式，是電廠節(jié)能降耗的一個(gè)重要技術(shù)手段。

（2）循泵耗電量在廠用電中占較大比重。南京華潤熱電有限公司現(xiàn)#3，#4機(jī)組共有4臺(tái)循泵，循環(huán)水母管可聯(lián)絡(luò)運(yùn)行，其中，#6循泵可高、低速切換。兩臺(tái)機(jī)組運(yùn)?時(shí)，循環(huán)?運(yùn)?方式優(yōu)化為：冬季?況?溫<12 ℃時(shí)，循泵?臺(tái)?速、?臺(tái)低速運(yùn)?;?溫12～18 ℃時(shí)，兩臺(tái)循泵高速運(yùn)行，真空≮﹣95 KPa;春秋季?況：?溫18～24 ℃時(shí)，要求循泵兩臺(tái)?速、?臺(tái)低速運(yùn)?;?溫24 ～28 ℃時(shí)，要求循泵3臺(tái)高速運(yùn)行，真空≮﹣93 KPa;夏季?況：?溫>28 ℃時(shí)，要求循泵3臺(tái)高速、?臺(tái)低速運(yùn)?，同時(shí)，機(jī)組平均負(fù)荷應(yīng)>250 MW。

南京華潤熱電有限公司在不影響最佳真空度的情況下，積極做好降低循泵單耗，取得了一定效果，達(dá)到了同類電廠中較好水平。

（3）低壓電機(jī)方面，南京華潤熱電有限公司采用高效節(jié)能電機(jī)。針對(duì)機(jī)側(cè)水泵因規(guī)格限制、初始選型不合理等造成效率偏低、能耗偏高的狀況，綜合分析切割葉輪葉片對(duì)水泵效率的影響，通過對(duì)定冷水泵等切割葉輪葉片調(diào)節(jié)水泵性能，達(dá)到節(jié)能目的，并明確了此法的使用界限及范圍。

2 ? ?調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴改造（含缸面增設(shè)密封鍵）

南京華潤熱電有限公司汽輪機(jī)屬于反動(dòng)式汽輪機(jī)，噴嘴組改造主要采用優(yōu)化噴嘴流道、優(yōu)化通流面積、調(diào)整噴嘴和動(dòng)葉蓋度、提高噴嘴組材質(zhì)、優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、汽封片重新鑲嵌、在噴嘴中分面處加裝密封鍵等措施，在不改變高壓缸調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴組的外形結(jié)構(gòu)、葉片數(shù)的情況下，達(dá)到提高整機(jī)效率和噴嘴運(yùn)行的安全性、可靠性的目的。

2.1 ?優(yōu)化噴嘴流道和通流面積

采用擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的噴嘴組型線優(yōu)化噴嘴組葉片，改善調(diào)節(jié)級(jí)動(dòng)、靜葉片氣動(dòng)載荷分布，減少葉柵通道二次流損失;優(yōu)化子午面收縮型線及通道收縮比，降低靜葉通道前段的負(fù)荷，減少葉柵的二次流損失。

汽輪機(jī)原設(shè)計(jì)的高壓噴嘴組節(jié)徑1 028.96 mm、名義流通面積234.667 4 cm2，根據(jù)動(dòng)葉節(jié)徑實(shí)際測量值重新設(shè)計(jì)、確定高壓噴嘴組節(jié)徑，根據(jù)實(shí)際計(jì)算、以往改造經(jīng)驗(yàn)及熱工院可以調(diào)整的通流面積，在保證整機(jī)性能及鍋爐最大蒸發(fā)量下，減小閥門節(jié)流損失、提高輪周效率和調(diào)節(jié)級(jí)運(yùn)行效率。通過改造將調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴從234.67 cm2縮小至200 cm2，既保證了機(jī)組原通流能力不變，又減少了調(diào)節(jié)汽門的節(jié)流損失，高壓缸缸效顯著提高，使發(fā)電煤耗下降約1.8 g/kWh。

2.2 ?增強(qiáng)噴嘴組材質(zhì)

噴嘴組材質(zhì)采用1Cr12W1MoV，提高噴嘴組的機(jī)械性能和使用壽命。

2.3 ?汽封片重新鑲嵌

調(diào)節(jié)級(jí)汽封片重新鑲嵌，將新阻汽片裝入隔板套后，沿隔板套內(nèi)圓弧阻汽片兩側(cè)采用專用工具進(jìn)行滿脹，以保證阻汽片的外圓弧與隔板套槽道底面緊密接觸。汽封間隙保持（0.80±0.05）mm，揭缸后結(jié)合復(fù)測間隙值等因素最終確定調(diào)整間隙。

2.4 ?中分面加裝密封鍵

在噴嘴組中分面加裝門型鍵，材質(zhì)15CrMoA;在高、中、低壓缸靜葉持環(huán)中分面加裝密封鍵;在平衡活塞中分面加裝密封鍵減少中分面漏汽。在低壓內(nèi)缸加工密封槽（槽深≮5 mm，寬度≮12 mm，加工精度Ra6.3）加裝復(fù)合材料密封條，減少密分面漏汽，有效減少5，6抽處漏汽量，從而降低5，6抽處溫度，提高5，6抽效率，降低機(jī)組熱耗。

3 ? ?高中壓缸汽封改造

汽封改造根據(jù)汽封所處位置按熱力特性要求，將汽輪機(jī)過橋汽封、中壓缸隔板汽封等23圈傳統(tǒng)汽封改造為布萊登汽封，并對(duì)各段汽封進(jìn)行彈簧配套和汽封圈加工。

改造后汽封能適應(yīng)機(jī)組頻繁啟停，隨進(jìn)汽量汽封徑向間隙自行調(diào)整。機(jī)組啟動(dòng)在進(jìn)汽量為3%～30%額定進(jìn)汽量時(shí)，汽封逐級(jí)關(guān)閉;正常運(yùn)行時(shí)（40%及以上額定負(fù)荷運(yùn)行），間隙減至工作間隙。停機(jī)時(shí)，進(jìn)汽量減至2%額定進(jìn)汽量左右時(shí)，汽封全部張開，張開間隙為（2.0±0.2）mm，工作間隙為（0.30±0.05）mm，汽封間隙采用螺旋式彈簧參與調(diào)整。

高中壓缸超標(biāo)葉頂汽封采用機(jī)加工汽封塊背弧的方法進(jìn)行汽封間隙調(diào)整，徑向間隙調(diào)整至（0.70±0.05）mm，揭缸后結(jié)合復(fù)測間隙值等因素最終確定調(diào)整間隙。低壓正反向2—7級(jí)隔板汽封、低壓正反向1—4級(jí)葉頂圍帶汽封徑向間隙調(diào)整至設(shè)計(jì)間隙，揭缸后結(jié)合復(fù)測間隙值等因素最終確定調(diào)整間隙。

4 ? ?系統(tǒng)疏水閥門的治理

通過熱力系統(tǒng)優(yōu)化，減少疏放水、放汽系統(tǒng)閥門約50只;對(duì)主汽疏水進(jìn)行改造，采用雙疏水閥控制優(yōu)化，解決了疏水閥門長期泄漏的問題。改造后漏氣損失大大減小，降低煤耗約1.5 g/kWh。

5 ? ?結(jié)語

通過一系列節(jié)能優(yōu)化措施，南京華潤熱電有限公司330 MW 汽輪發(fā)電機(jī)組純凝工況供電煤耗從改造前的315.83 g/kWh降至改造后的310.35 g/kWh，下降約5.48 g/kWh，其中，汽機(jī)節(jié)能綜合升級(jí)改造下降煤耗約3.5 g/kWh，年節(jié)省標(biāo)煤約5 600 t。

目前，南京華潤熱電有限公司機(jī)組能耗水平與同類型企業(yè)相比仍有一定差距，通過技術(shù)管理進(jìn)一步降低發(fā)電成本，提高機(jī)組熱效率，是南京華潤熱電有限公司今后節(jié)能降耗的重點(diǎn)工作。