發(fā)電廠汽輪機系統(tǒng)優(yōu)化策略分析

上海大屯能源股份有限公司 發(fā)電廠 朱 軍

發(fā)電廠汽輪機系統(tǒng)優(yōu)化策略分析

上海大屯能源股份有限公司 發(fā)電廠 朱 軍

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

一、影響發(fā)電廠汽輪機系統(tǒng)運行狀態(tài)的主要因素

影響發(fā)電廠汽輪機組發(fā)電效率的因素比較多，主要有主汽溫度、循環(huán)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(yōu)化發(fā)電廠汽輪機系統(tǒng)時，還需要考慮機組負荷率、附屬系統(tǒng)的完備程度以及汽輪機不同汽缸的熱效率等因素。

二、發(fā)電廠汽輪機系統(tǒng)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(shè)計壓力與調(diào)節(jié)級動葉后的設(shè)計壓力分別為16.8 MPa和11.818 MPa，調(diào)節(jié)級的效率低于設(shè)計標準。

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

上述情況表明，廠家的設(shè)計間隙值略大，使機器無法發(fā)揮出最佳的密封效果，增加了漏氣量，最終降低了調(diào)節(jié)級效率。

2.軸封系統(tǒng)方面存在的問題。該發(fā)電廠所使用的汽輪機封軸系統(tǒng)雖然在設(shè)計之初考慮了熱經(jīng)濟性問題，但是由于軸封系統(tǒng)的設(shè)計太過簡單，導(dǎo)致軸封系統(tǒng)出現(xiàn)了一系列問題。如，啟/停軸封系統(tǒng)時常出現(xiàn)壓力低于設(shè)計標準；汽輪機組在處于正常工作狀態(tài)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(tǒng)方面存在的問題。該發(fā)電廠的汽輪機組不論是熱力管道的疏水系統(tǒng)還是本體的疏水系統(tǒng)，其設(shè)計規(guī)模均十分龐大，閥門出現(xiàn)內(nèi)漏的概率很大。這不僅影響汽輪機組功率的正常發(fā)揮，還會引發(fā)一系列問題。如，導(dǎo)致工質(zhì)出現(xiàn)非允許狀態(tài)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(dǎo)致擴容器連接疏水集管之間的部位被拉裂，導(dǎo)致凝汽器漏入大量的空氣，破壞凝汽器的真空；數(shù)量龐大的高品質(zhì)工質(zhì)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(fā)電廠汽輪機系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化改造。

1.汽輪機本體方面的節(jié)能優(yōu)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(zhì)量的監(jiān)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(fā)現(xiàn)汽輪機組在實際運行中出現(xiàn)了上下缸溫差較大的情況，應(yīng)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(diào)整通流部分間隙，提高汽輪機的實際運行效率，實現(xiàn)汽輪機節(jié)能化運行。

2.軸封系統(tǒng)方面的節(jié)能優(yōu)化改造。發(fā)電廠工程部門應(yīng)該在設(shè)計階段就封軸系統(tǒng)存在的問題與廠家溝通、協(xié)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(tǒng)時出現(xiàn)的壓力低于設(shè)計標準、高壓軸封的漏汽量偏大等問題進行解決，為發(fā)電廠相關(guān)設(shè)備的經(jīng)濟運行和安全工作提供保障。

3.疏水系統(tǒng)方面的節(jié)能優(yōu)化改造。在大修期間，通過對汽輪機組本體系統(tǒng)以及疏水系統(tǒng)的進一步改進和完善，在一定程度上降低了發(fā)電煤耗率，從而降低了發(fā)電成本，提高了發(fā)電廠的經(jīng)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(tǒng)重新設(shè)計時被取消，導(dǎo)致高加危急疏水閥動作以及不同種類疏水閥門內(nèi)漏能夠在不經(jīng)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(fā)電廠汽輪機系統(tǒng)經(jīng)濟性的相關(guān)策略

1.功能優(yōu)化。采用 SIS 系統(tǒng)（安全聯(lián)鎖儀表系統(tǒng)），充分利用該系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測、發(fā)電煤耗計算、熱力系統(tǒng)故障診斷、優(yōu)化運行策略制定及設(shè)備檢修建議提供等功能。采用運行優(yōu)化技術(shù)，實現(xiàn)循環(huán)水系統(tǒng)、給水泵組、汽輪機運行方式、回熱系統(tǒng)、調(diào)門運行方式的優(yōu)化，使用順序閥方式，盡量將閥位調(diào)整至閥點附近。參照機組的設(shè)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(yōu)化運行方式，在運行中監(jiān)視并分析機組的主要經(jīng)濟指標，并及時進行調(diào)整，不斷提高機組運行效率。

2.改善汽輪機的運行環(huán)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(yīng)檢查泄漏原因并及時消除。

（2）加強凝汽器的清洗保養(yǎng)，保持凝汽器清洗裝置處于良好的運行狀態(tài)。

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

（4）保證循環(huán)水的水質(zhì)，防止凝汽器鋼管結(jié)垢，保證換熱效果。

（5）在真空系統(tǒng)設(shè)備安裝過程中要加強質(zhì)量監(jiān)督，確保真空系統(tǒng)管道閥門的嚴密性。