350MW汽轮机热耗率升高原因分析及对策

叶 明

作者通联：中国国电九江发电厂检修部热机二分部 江西九江市浔阳区滨江东路45号 332000

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一、概述

国电九江电厂5号汽轮机系日本日立公司生产的TCDF-40型、额度功率为350MW、亚临界、一次中间再热、冲动式、单轴、双缸二排汽的凝汽式汽轮机，高、中压缸为合缸，各缸均为双层结构，分为内缸和外缸，高、中压缸通流部分反向布置，低压缸为对称分流双层结构，机组于2002年9月投产发电。

二、存在问题

1.因高、中压缸效率偏低，使得热耗率升高，5号汽轮机带350MW负荷时，高压缸效率82.25%（设计值85.44%），中压缸效率90.04%（设计值91.71%），导致高、中压缸热耗率分别升高39.32kJ/kW·h和92.944kJ/（kW·h）。

2.凝汽器端温差12℃（设计值≤7℃）、汽轮机排汽压力9.3kPa（设计值4.9kPa），使5号汽轮机热耗率升高289.654kJ/（kW·h）。

三、原因分析

1.高、中压缸效率降低原因

（1）2008年5月5号汽轮机大修时，发现高、中压缸通流间隙过大，表现在各级隔板气封和各级叶顶气封间隙均严重超标，现场测量查得各级隔板气封与大轴径向间隙、各级动叶的叶顶与气封径向间隙和高、中压缸轴封与大轴单边径向间隙均在1.2～1.6mm，超出标准值0.35～0.6mm。造成间隙如此之大的直接原因一是2003年5月的一次热态启动中因运行控制失误导致5号机中压缸进入了冷气，一直未揭缸检查处理，二是在机组的例行启、停过程中，机组加热或冷却的控制方面曾出现过失误，造成高、中压缸曾出现过变形和转子弯曲度曾出现过较大超标的现象，使得各级隔板气封、各级叶顶气封和高、中压缸轴封严重磨损所致。由于高、中压缸通流间隙过大使得漏汽损失过大，导致高、中压缸效率降低、热耗率升高。

（2）现场检查发现高、中压缸通流部分的各级动、静叶片存在严重结垢现象，厚度0.3mm左右，使通流部分动、静叶片表面粗糙度增大，造成汽轮机效率降低，热耗率增大。

2.汽轮机排汽压力过高原因

（1）在机组的例行启、停过程中，机组加热或冷却的控制方面曾出现过失误，转子弯曲度曾出现过较大超标的现象，造成低压缸轴封磨损严重，经测量轴封与大轴单边径向间隙过大，高达1.5～1.8mm超出了标准值0.4～0.65mm，使得外界大量空气从低压缸轴封漏入凝结器内，造成凝结器中聚积的空气过多，在冷凝管外蒸汽被冷凝，而空气和其他不能冷凝的气体留在冷凝管外形成一层空气膜降低了传热效果，使凝结器端温差大幅升高，成为导致5号汽轮机排汽压力升高、机组热耗率增大的原因。

（2）5号机凝结器未设计安装胶球清洗装置，冷却水管内壁上的积垢无法及时清洗去除，使得凝结器冷凝管内壁积垢越来越严重，导致凝结器端温差不断增大，使5号汽轮机也排汽压力不断升高、机组热耗率增大。

（3）5号机凝结器A、B两侧水室循环冷却水进水二次滤网均滤水效果很差。由于目前使用的反冲回转式二次滤网为老式落后的产品，结构设计不合理，网芯为旋转式，排污槽设计为静止的，网芯投入反冲洗时需要旋转。循环冷却水取自长江水，水中有大量杂物，为防止循环水中有大量杂物从网芯与静止部分之间的间隙进入凝汽器水室，堵塞冷凝管，设计有一圈橡皮挡圈，但橡皮挡圈极易老化，且承受水冲击性能差，很快完全破损失效，使用寿命极短，一般一付新换橡皮挡圈使用三个月就完全破损失效。必须吊出解体A、B二次滤网，方可更换A、B二次滤网的橡皮挡圈，更换橡皮挡圈工作量大，需用时间长，A、B二次滤网同时更换橡皮挡圈一般要7天，不停机无法进行，加之5号机组停机机会少，偶遇停机，停机时间也只是两三天，平时无法更换橡皮挡圈，使得二次滤网长期在橡皮挡圈完全破损失效的状态下运行，这样，循环水中有大量杂物通过破损失效的橡皮挡圈和网芯与静止部分之间间隙（该间隙设计过大）直接进入凝汽器水室，堵塞大部分冷凝管，导致冷凝管内循环冷却水流速缓慢、循环冷却水量减少，造成冷凝管内壁积聚污垢严重，凝汽器端温差大幅度增大，特别是夏季汛期，循环水中杂物比其他季节更多，水温也比其他季节高，凝汽器端差增大更严重，造成5号汽轮机排汽压力大幅升高、机组热耗率增大。

四、处理对策

（1）采用水力喷砂的方法清洗高、中压缸通流部分的各级动、静叶片。用10～15MPa的高压水流含40～50目的细小砂粒冲洗叶片，这样既不环境污染，也不易损伤叶片，且叶片表面结垢全部被清除。清洗后的叶片表面光滑、见金属本色，可使高、中压缸效率提高。

（2）更换了高、中压缸通流部分中已严重磨损的各级隔板气封、各级叶顶气封和高、中压缸轴封，精心调整了径向间隙，单边径向间隙均调整为0.35mm的设计值以减小漏汽损失，提高通流部分效率。

（3）更换已严重磨损的低压缸轴封，精心调整径向间隙，单边径向间隙均调整为0.4mm的设计值，以消除外界空气从低压缸轴封漏入凝结器内的缺陷。

（4）采用高压清洗机将凝结器所有冷凝管的内壁上的污垢清除干净，给5号机凝结器设计安装了胶球清洗装置，以便凝结器运行中能及时清除冷却水管内壁积垢。

（5）对二次滤网进行重新选型改造，拆除原结构不合理的反冲回转式二次滤网，安装目前国内较先进的EPFB1800二次滤网。EPFB1800二次滤网设计结构合理，排污槽为旋转式，网芯采用与筒体无间隙焊接工艺，没有原老式二次滤网的缺陷。

（6）加强技术培训，提高运行人员业务水平，避免发生机组动静摩擦事故。化学运行人员加强对蒸汽品质监控，避免叶片严重结垢。

五、效果

（1）5号机大修后投入运行，对其进行热力试验，结果发现高、中压缸效率明显提高，5号汽轮机带350MW负荷时高压缸效率达到85.65%、中压缸效率达到91.91%，均略高于设计值。

（2）低压缸轴封密封性能很好，经利用氦质谱检漏仪查得，无外界空气从低压缸轴封漏入凝结器内，取得了很好的效果。

（3）二次滤网改造及安装了胶球清洗装置后，实际投入效果很好，再未发生循环水中杂物进入凝结器水室堵塞大部分冷凝管现象。二次滤网自动化程度提高，系统简单，滤网反冲洗排污效果很好，检修和维护量也大大降低。胶球清洗装置清洗效果理想，收球率达到95%以上。经多次检查证实，凝结器所有冷凝管的内壁清洁光滑。

（4）凝结器实际运行端温差降低到了1℃左右，汽轮机排汽压力达到设计值（4.9kPa）。

六、效益

5号汽轮机经改进投入运行后进行了热力试验。热耗率降低了423.56kJ/（kW·h），按照机组年运行4500h、年负荷率75%计算，每年节约标准煤16537.5t。