200MW汽轮机组提效降耗科研分析

王晋 张高云

摘要：王坪发电公司年煤耗396.17g/kwh，公司组织行业专家对王坪发电公司汽轮机进行了初步能耗诊断，针对汽轮机存在缸效低的问题，提出改造意见。王坪发电公司决定对#1汽轮机进行大修，通过对存在问题进行改造，达到提高缸效、降低煤耗的目的。

关键词：提高缸效;降低煤耗

一、立项原因或背景

山西漳电国电王坪发电有限责任公司2×210MW机组汽轮机由东方汽轮机厂制造，为超高压、一次中间再热、双缸双排汽、单轴、直接空冷凝汽式。

王坪发电公司为了确保检修后的机组热耗降低，在集团公司组织行业专家和山西电科院对#1机进行能耗诊断、性能测试，给出了具体试验结论为汽轮机缸效低于设计值，能耗偏高。对此王坪发电公司组织东汽厂和山西电科院专家一道分析、查找汽轮机缸效低的原因，具体如下;

1、性能试验数据分析

#1机组额定工况下高、中压缸效率分别为82.824%、91.265%，比设计值84.06%、92.10%分别偏低1.236%、0.835%;机组额定工况下的热耗率为8755.75kJ/kWh，比理论设计热耗率8546 kJ/kWh偏高209.75kJ/kWh;高中壓缸间轴封漏汽量为2.804%。

1）说明高、中低压缸内25级叶轮的级间隔板汽封、叶顶汽封间隙大，内损失大。

2）高、中压缸间的轴封泄漏大，使得高焓蒸汽直接泄漏低压区。

3）轴封溢流多。王坪发电公司汽轮机轴封供汽系统为自密封系统，机组运行时，由高中压缸轴封一漏的漏汽供给轴封联箱后调节供给低压缸轴封供汽，由于高压缸轴封间隙大，其漏汽入轴封供汽联箱的汽压高，蒸汽多，在轴封供汽满足低压密封要求时，多余蒸汽量排入排气装置，但由于量大，排向排气装置的调节阀全部开启，造成蒸汽损失。

4）低压缸轴封间隙大，轴封供汽损失多，且轴封密封效果差，对比投入轴封供高、低压力蒸汽，真空严密性差值达120Pa/m以上。

5）高中压缸外轴封由于间隙大，外漏蒸汽多，其中部分直接进入紧邻的#1轴承箱油中，造成油中进水，润滑油油质化验经常水分超标，油净化装置长时间进行滤水工作。

2、低压轴封供汽损失多

原设计低压缸轴封供汽穿入排气装置内部，再穿低压缸与轴封壳相连，由于轴封供汽管道在排气装置内裸露，造成150℃的轴封供汽被50℃排汽换热冷却，造成低压轴封供汽到轴封壳处温度为90℃的饱和蒸汽水，轴封壳经常存有凝结水，虽通过提高轴封压力保证轴封密封，但密封效果差，这不仅造成蒸汽损失，影响到转子局部受热不均而振动，危及机组安全运行。

3、低压缸导气管与低压内外缸法兰接合面泄露真空

低压导气管与低压内、外缸法兰连接，由于东汽厂设计法兰结合面少两道密封，造成内法兰蒸汽泄露排气装置，外法兰泄露真空，不仅损失蒸汽做功，同时使得低压排汽换热差，背压值高，低压缸缸效低，表现为现场测试开两台真空泵可降低2-5KPa背压值。现场临时用胶堵漏，但效果较差，只能提高真空泵抽空能力，保证背压。

4、机组其他漏汽损失

高低旁转换阀，主汽管道、BDV阀管道、1-三抽汽管道的电、气动疏水阀等均存在内漏，造成高焓值蒸汽泄露损失。

以上表明蒸汽泄漏已成为提高汽轮机效率、降低煤耗的主要因素。结合各发电厂汽轮机汽封优化改造经验看，#1汽轮机检修优化势在必行。

二、研究或革新内容及创新点

1、优化汽封间隙

汽轮机热耗率、效率等参数严重偏离设计值的问题，为汽轮机缸内汽封、外轴封，高中压缸间轴封间隙大，内外漏损失造成。在与东方汽轮机厂的设计处沟通后，给出答复提高缸效只有调小汽封间隙，并给出了整个汽轮机通流汽封间隙比旧标准更小的新标准，承诺调小后可降低能耗50KJ/kwh，达到汽轮机的理论设计能耗。为此王坪发电公司明确本次汽封检修优化改造方案：

1）更换汽轮机缸内、外磨损和汽蚀、变形的汽封，确保汽封调整间隙时内圆为一个圆，间隙一致，且汽封没有沟槽等能增大泄露的缺陷，同时确定汽封仍采用东汽厂原DAS齿汽封，这样可以保证新、旧汽封换用，减少浪费。

2）按照东汽给出的新标准对隔板汽封、轴封等可调整的汽封进行调整，以新标准的下限为准，从而降低汽封泄漏损失。为了保证改造效果和安全，东汽厂派技术人员现场指导调整。

3）对间隙超标的叶顶汽封（无法调整的汽封），全部更换。具体为现场拔取旧阻汽齿，捻铆新齿，并重新加工至新间隙要求的尺寸。

通过以上优化检修汽封间隙和更换超标间隙汽封等方法，起到全面阻漏作用，降低缸内、外泄露，提高缸效。

2、减小管道系统蒸汽泄露，降低机组的汽耗，提高机组经济性

1）对低压轴封供汽在排气装置裸露管路，确定加装隔热管技改方案，避免轴封供汽被排汽冷却而损耗蒸汽，消除轴封壳处凝结成水对转子局部冷却弯曲，产生振动的不安全隐患。

2）对高低压旁路转换阀泄露，进行仔细研磨消除阀门内漏。

3）对主蒸汽、BDV、1-3抽高压疏水电、气、手动等长期泄漏阀门，进行更换新阀。对再热蒸汽、4-6抽的疏水电、气动门进行研磨处理。

3、处理真空系统泄漏部位，提高机组真空度和做功能力

1）对低压导气管与低压缸法兰连接厂家设计问题，进行改进并增装密封垫，消除法兰接合面泄露蒸汽和真空问题。

2）处理轴封壳与低压缸法兰接合面紧固力不足问题，消除法兰泄露真空。

3）通过在排气装置内低压轴封供汽管加装隔热管，提高轴封供汽的密封能力，从而降低轴封泄露真空。

三、应用情况及经济社会效益

1、技术评价

1）改造前后各参数对比

2）排气装置内轴封供汽管道增装隔热管后，轴封供汽压力在明显降低情况下，仍能保证轴封密封真空能力，同时轴封壳温度提高到135℃，避免产生凝结水，不仅降低了轴封汽耗，同时又消除了不安全隐患。

3）通过处理低压导气管与低压缸法兰连接和轴封壳与低压缸法兰连接密封问题，消除了泄露真空，机组真空严密性由原来580Pa/m以上下降到180Pa/m以下，达到了机组的真空严密性要求。

4）修后的机组热耗接近汽轮机的理论热耗，按照理论推算可降低煤耗4.7g/kwh，比改造前王坪发电公司确定下降3g/kwh指标还低1.7g/kwh，达到了改造的预期目的。

2、经济效益

1）机组热耗修后比修前降低117.5kJ/kWh，按照电力系统经验值，每减少25kJ/kWh，可减少煤耗1g/kwh，折算汽轮机修后可节约煤耗117.5/25=4.7g/kwh。，如果按照#1机全年发电8亿电折算，可节省用煤4.7*10-6*8*10+8=3760吨。

2）大大的降低了真空泵用电量，现场电机电流修后比修前降低20A以上。

3）大大的减少了滤油时间，减轻了滤油工作量。

4）通过处理高旁阀门泄露，避免了事故状态下高旁管承压不足潜在的不安全隐患。