600MW汽轮机主要问题分析及节能措施.pdf

2 0 0 8 年第4 期 东北 电力技术 2 1 6 0 0 mw 汽轮机主要问题分析及节能措施 an a l y s i s o n ma i n p r o b l e ms a n d en e r g y s a v i n g me a s u r e s f o r 6 0 0 mw tu r b i n e s 李 军 ( 华北电力大学s - 商管理学院，北京 昌平1 0 2 2 0 6 ) 摘要：从影响汽轮机经济性因素人手，在吸取同类型机组运行经验的基础上，分析 了发耳电厂6 0 0 mw 汽轮机设备存在的 主要问题和节能改造措施 ，为做好汽轮机设备及系统节能提出方向和目标，为大容量机组的运行和节能降耗提供参考。 关键词 ：6 0 0 mw；汽轮机 ；问题分析 ；节能措施 中图分类号t k 2 6 3 1 文献标识码b 文章编号 1 0 0 47 9 1 3( 2 0 0 8 )0 4 0 0 2 1 0 4 发耳电厂工程规划容量为 46 0 0 mw 亚 临界 机组 ，汽轮机为上海汽轮机厂引进西屋技术生产的 亚临界 、一次中间再热 、单轴 、三缸四排汽 、凝 汽 式汽轮机 。额定 功率 为 6 0 0 m w，最 大连续 出力 ( tmc r)为 6 3 0 9 mw，主汽阀前主汽额定压力 为 1 6 7 mp a ( a ) ，主汽额定温度 为 5 3 8 o c，再 热 蒸汽额定 温度为 5 3 8 o c，设计 给水 温度 为 2 7 3 3 。汽轮 机 总 内效 率 为 9 0 5 ，高压 缸 效 率 为 8 6 8 ，中压 缸 效 率 为 9 1 o ，低 压 缸 效 率 为 9 1 9 ，汽轮机保证热耗值 ( t ha工况 )为7 8 5 9 k j k w h ；设计厂用电率 ( 含脱硫 )为 6 1 ；设 计发 电标 准 煤耗 为 3 0 1 g k w h ，供 电标 准 煤耗 ( 含脱硫)为 3 2 0 5 g k w h 。 给水泵汽轮机 由杭州汽轮机有限公 司生产 ，型 号为 n k 6 3 7 1 ，设计功率 为7 1 t 0 k w，最大功率为 1 0 0 0 0 k w。给水泵 由上海 电力修造总厂有 限公 司 制造 ，汽动 给水 泵 型 号 为 f k 4 e 3 9 ( 5 0 容 量 2 台) ，电动给水 泵 型号 为 f k 5 f 3 2 m ( 3 0 容 量 1 台) 。凝汽器由上海动力设备有 限公 司生产 ，型号 为 n一 4 0 0 0 0 ，双壳体、双背压、单流程、表面式， 凝汽器平均背压为 6 0 k p a 。 随着电力企业竞争 日渐激烈 ，电厂赢利越来越 困难 ，管理人员的主要任务也 已从过去保证机组安 全稳定运行转化为要求机组安全经济运行 ，降低运 行成本，以最少投入获得最大收益。 1 影响汽轮机经济性的因素 影响汽轮机经济性因素很多，以亚临界参数相 同的3 0 0 m w 汽轮机主要影响供电煤耗经验为参 考 ，以发耳电厂设计供电煤耗 3 2 0 5 g k w h 计算 出其对供电煤耗的影响值。主要因素包括 ：凝汽器 背压 ( 每 变化 1 k p a影 响值 为2 8 4 8 9 g k w h ) 、 主汽 压 力 ( 每 变 化 1 mp a影 响值 为 1 4 3 5 2 g k w h 、给水泵单耗 ( 每变化 1 k w h t q影响值为 1 0 3 2 g k w- h ) 、凝汽器端差 ( 每变化 1 o c 影响值 为0 8 6 5 4 g k w h ) 、补水率 ( 每变化 1个百分点 影响值为0 7 1 5 4 g k w h ) 、循环水泵耗电率 ( 每 变化 1 个百分点影 响值为0 6 5 0 6 g k w h ) 、主汽 温度 ( 每变化 1 o c 影响值为0 1 1 2 8 g k w h ) 。 以上数据虽然并不针对发耳 电厂 ，各因素的影 响数值不准确 ，具体的影响值需经机组投运后通过 热力试验分析确定 ，但总的影 响率和影响趋势是相 同的，仍对发耳电厂具有重要 的参考价值。为发耳 电厂汽轮机经济运行、节能项 目分析和节能措施的 制定给出了方 向和 目标 。汽轮机各汽缸的热效率 、 附属系统的完善化及机组负荷率是影响汽轮机效率 的决定因素 ，也是节能改造的重点。 2 汽轮机系统存在问题及节能改进措施 2 1 汽轮机本体 2 1 1 存在问题 a 高压缸效率低 上汽 、哈 汽 引进 西 屋 技 术 制 造 的 3 0 0 m w、 6 0 0 m w机组实际运行中反映最为普遍的问题是高 压缸排汽温度高出设计值 1 5 3 o ，高压缸效率 偏低 3 1 o个百分点 。 b 调节级效率低 主汽设计压力 为 1 6 7 mp a ，调节级 动叶后设 计压力为 1 1 8 1 9 mp a ，现设计 的调节级 汽封采用 单齿 、镶嵌式固定结构。根据不同电厂同类型机组 维普资讯 东北 电力技 术 2 0 0 8 年第4 期 大修揭缸检查结果， 该汽封未受到任何磨损，表明 设计间隙值偏大，密封效果差， 漏汽量增加，使调 节级效率降低。 2 1 2 节能改进措施 在设备安装和大修过程 中应加强质量监督 ，严 把通流间隙质量关 ；机组运行 中上下缸温差大时， 及时与厂家和科研单位协作，通过试验确认汽缸夹 层蒸汽流向和流量 ，利用机组大修时对通流部分间 隙调整或更换汽封 ，以消除设备缺陷 ，提高汽轮机 效率。 2 2 疏水系统 2 2 1 存在问题 上汽 、哈汽 引 进 西 屋技 术 制 造 的 3 0 0 mw、 6 0 0 m w 机组 ，本体 及热力 管道疏水 系统设 计庞 大 ，汽轮机侧各类疏水管道有 7 0根左右 ，阀门易 发生 内漏。据某些机组试验表明 ，可影响机组功率 7 1 0 mw，还会造成以下危害。 a 大量高品质蒸汽漏至凝汽器，机组功率减 小 ，同时凝汽器热负荷加大，影响真空 。 b 疏水集管与扩容器温差增大 ，甚至造成疏 水集管与扩容器连接处拉裂 ，使大量空气漏人凝汽 器 。 c 工质非正常流动 ，如工质通过疏水管道倒 流至汽轮机 ，造成汽缸进水或冷蒸汽 ，启 、停过程 汽缸温差增大 ，甚至造成打闸停机后机组转速不能 至零。 2 2 2 节能改进措施 上汽引进西屋技术制造的吴泾二 电厂 6 0 0 mw 机组在 2 0 0 4 年 b级检修中，对汽轮机热力系统进 行了改进 ，机组发电煤耗同比下 降 3 5 3 g k w h ， 取得了良好的效果。上汽引进西屋技术制造的石横 电厂 3 0 0 mw 机组 3号机在 2 0 0 2年大修时实施 了 对机组本体系统 、疏水系统等热力系统进行性能完 善改进 ，发 电煤耗率下降 5 5 g k w h 。年节约成 本 2 0 04 0 0万元。 发耳电厂热力及疏水系统设计时取消了高加危 急疏水扩容器和管道疏水扩容器 ，各种疏水阀门的 内漏和高加危急疏水阀动作，不经过任何扩容减 温 ，都将直接进入凝汽器背包扩容器 ，对凝汽器的 冲击和真空的影响更为严重。因此发耳电厂消除内 漏的工作必须从基建安装开始 ，加强疏水阀门安装 工艺和调试的质量监督 ；运行 中将有关阀门的维护 和更换作为机组维修的重点项目，并经常用红外测 温计检查阀门的泄漏情况，特别是本体疏水阀的内 漏 ，发现内漏及时利用小修 和临 时停 机的机会更 换。适时与生产厂家和科研单位协作 ，对机组进行 诊断试验 ，对试验及运行数据综合技术分析 ，结合 机组运行方式和实际运行状况 ，对疏水系统进行改 造和优化，降低发电煤耗 ，提高机组效率 。 2 3 轴封系统 2 3 1 存在问题 上汽引进西屋技术生产的 6 0 0 mw 机组轴封系 统设计充分考虑了热经济性 ，但其系统设计过于简 化 ，如轴封进汽未设计调节隔离门，低压轴封处缺 少温度测点 ，低压轴封母管没有疏水点等。电厂已 投产的上汽 6 0 0 mw 机组均不同程度存在问题 ，如 轴封系统压力高 ，高压轴封漏汽量大 ，机组各轴封 压力无法调整 ，润滑油带水等。有些电厂已进行 了 改进和探索，但发耳电厂仍沿用西屋的传统设计未 进行任何改进。 2 3 2 节能改进措施 发耳电厂工程部在设计阶段就进行 了调研 ，就 以上问题与上汽厂设计所进行 了沟通 ，西南 电力设 计院已增设了轴封供汽调节隔离门 ，解决了部分设 计不足 ，有效保 证 了发耳 电厂设备 的安全 经济运 行。 2 4汽动给水泵组 2 4 1 密封水系统 该型号汽动给水泵轴端密封采用迷宫密封 ，通 过间隙控制泄漏的方式进行轴端密封。该类型密封 设计在汽动给水 泵紧急停机 ( 跳机 )情况下 ，经 常出现密封水 回水 不畅现象 ，造成小机油箱 中进 水 ，严重影响汽动给水泵安全经济运行 。该问题在 聊城 、吴泾等电厂至今未得到很好解决 ，有时小机 油箱满水 ，只能通过排油 、滤油解决 ，造成极大的 人力和物力浪费。 2 4 2 节能改进措施 a 将汽动给水泵密封水 回水至地沟手动阀门 改为电动 ( 气动 )控 制阀 门，开关 信号来 自 d c s 系统 。 b 安装专门的密封水箱。密封水箱采用浮球 阀门式低位水箱，由于浮球阀门的关闭及凝汽器真 空的作用 ，将低位水箱的水吸人凝汽器中，保证低 转速 回水畅通。 2 4 3 给水泵汽轮机 发耳电厂给水泵汽轮机每 台小机配置 2台互为 备用的主油泵 。虽然现杭州汽轮机有限公司已在润 滑油系统增加 了 1 5 0 l的蓄能器 ，但 当运行油泵出 维普资讯 2 0 0 8 年第4 期 东北 电力技术 现故障 ，备用油泵即使能够联起 ，仍经 常出现因润 滑油压力低造成小机跳机 ，高负荷时 ( 如运行调 整不 当或不及时 )极可能 因汽包水位低 引起主机 解列 。因此做好状态监测，维护好小机油泵的正常 运行 ，减少或避免小机和主机跳机 ，有很大的节能 潜力。 2 5 循环水系统 2 5 1 存在问题 a 由于运行 中循环水泵电机转速不可调 ，造 成低负荷下循环水泵 电耗相对较大。 b 循环水泵配置和运行方式不合理 ，造成循 环水泵流量过小或过大，运行偏离设计工况，效率 下降，用电量增大。 c 机组启停机及正常运行期间 ，许多运行方 式不合理 ，造成辅机耗电量相对较大。 2 5 2 节能改进措施 a 每 台机组 1台循环水泵改用变频或双速 电 机驱动。 b 每台机组 1台循 环水泵进行 车削 叶轮外 径 。 c 每台机组 1台循环水泵更换叶轮。 2 5 3 循环水泵优化运行 a 进行最佳凝汽器背压试验 ，其内容包括机 组微增 出力试验和循环水泵运行优化配置试验，通 过不同负荷下改变凝汽器背压 ，测量机组的微增功 率及循环水泵功耗，寻求最佳凝汽器背压。 b 通过调整循 环水泵运行方式或运行 台数， 测量循环水泵流量和功耗 ，获得循环水泵的运行优 化配置 ，降低电耗 。 2 6 净水站补水系统 升压 水泵 总 电耗 约 占本 台机 组 总 厂 用 电 的 4 3 7 。根据发耳电厂全厂用水的统一规划和水量 平衡设计 ，发耳电厂 46 0 0 mw 机组 正常补 给水 量 ( 含脱硫用水)约为5 8 5 3 m。 h ，补给水升压泵 6台，设计 4运 2备。 2 6 1 存在问题 a 升压水泵电机转速不可调 ，4台升压泵运 行供水量过大 ，3台升压泵运行供水量不足 ，造成 升压水泵电耗相对较大。 b 补水量与用水量不平衡 ，造成大量药剂和 取水浪费 ，运行成本增加 。 2 6 2 补水升压泵节能改进措施 a 每组 3台中的 1台改用变频或双速 电机驱 动 。 b 每组 3台中的 1 台车削叶轮外径。 c 每组 3台中的 1台更换叶轮。 2 6 3 补水升压泵优化运行 a 将凉水塔及综合水池补水至高水位 ，停运 1台补水升压泵 ，水位低时投运。 b 凉水塔及综合水池水位均由化环部负责监 视和补水 ，统一协调控制，通过调整出口母管偏心 球阀开度维持水量平衡 ，减少溢水 。 c 汽轮机本体汽封采用布莱登汽封 ，加热器 水位控制采用汽液疏水器 、凝汽器水室 阴极防护等 技术 。 3 提高汽轮机经济性措施 3 1 加强运行管理 3 1 1 汽轮机在最佳背压下运行 a 每月进行 1 次真空严密性试验。当机组真 空下降速度大于 4 0 0 p a m i n ，应检查泄漏原因并及 时消除。 b 加强凝汽器 的清洗 ，保持凝汽器清洗装置 ( 包括二次滤网)处于良好的运行状态。 c 合理调整真空泵运行方式 ，根据凝汽器真 空参数及真空严密性确定采用 1台或 2台真空泵运 行方式 。 d 保证循环水水质，防止凝汽器钢管结垢 ， 保证换热效果。 e 真空系统设备安装过程 中加强质量监督， 确保真空系统管道阀门的严密性 。 f 加强冷水塔淋水填料 、配水管、淋水装置 ( 喷嘴) 、除水器 的安装 质量监督 ，保证冷 水塔的 换热效果 。 3 1 2 改善蒸汽质量 少用或不用 过热器 、再热 器减温 水，主汽 温 度 、再热汽温等参数尽量接近设计值 ，蒸汽压力和 温度是蒸汽质量的重要指标 。 3 1 3 保持高压加热器投入率 控制加 热器水位 ，降低疏 水端差 ，利 用 d c s 监视动态过 程 中进 出水 的温 升率 ，提高高加投入 率。要监督各级加热器的端差，保证抽汽充分利 用， 使回热系统保持最佳经济运行方式。 3 1 4 加强小指标竞赛综合管理 目前小指标竞赛有很多不合理之处。一是各指 标的考核各 自孤立 ，没有考虑相互影响，更没有小 指标服从大指标的思想。如增开备用循泵提高真空 与增加厂用电率 ，两者矛盾，但改变凝汽器真空和 维普资讯 东北 电力技 术 2 0 0 8 年第4 期 厂用电率都必须服从降低供电煤耗这个指标，而不 应仅根据哪一个小指标作出决定。供电煤耗又必须 服从生产的总体经济效益 ，最合理的方法是根据上 网电价和标准煤价在上网电量和供电煤耗之间进行 权衡 。二是指标静态管理结果不准确。如 5 0 和 8 0 负荷下，真空变化 1 k p a对供电煤耗影响不 同，而小指标竞赛反映不了这类问题。s i s优化运 行指导系统可以有效解决这些问题 。另外 ，要加强 辅机的经济调度，降低辅机耗电率。 3 2 优化上水方式 a 机组冷态 ( 或温 态)启 动时，采用凝输 泵上水 ，直到锅炉点火前凝汽器要抽真空时方启动 凝结水泵 。 b 当汽包起压而凝输泵上水困难时，在温态 时可以启动汽泵前置泵。 ，c 机组热态 ( 或极 热态 )启 动时 ，直接 利 用辅汽联箱汽源冲动小汽机 ，启动汽动给水泵向锅 炉汽包上水。 此种上水方案已在多家电厂成功应用 ，取得明 显的经济效益。 3 3 利用 s i s功能优化机组运行 应充分利用 s i s系统 ，实现其状态监测 、发 电 煤耗计算 、热 力 系统 经济 故 障诊 断 ( 或耗 差 分 析) 、制定优化运行策略及提供设备检修建议等功 能。充分利用运行优化技术 ，实现循环水系统 、给 水泵组 、汽轮机运行方式 、回热系统 、调门运行方 式的优化 ，应使用顺序阀方式 ，尽量将阀位调整至 阀点附近。 参照机组的设计值或热力试验后获得的最佳运 行曲线 ，实行耗差分析管理 ，优化运行方式 ，在运 行中监视并分析机组的主要经济指标 ，及时进行调 整 ，不断提高机组效率 。 3 4 保证汽水品质的合格率 如汽水品质差，通流部分结垢 ，会影响汽轮机 相对内效率。汽水品质差的原因很多 ，如向凝汽器 补水 ，由于雾化效果差或补水方式不当 ，会造成凝 结水含氧量严重超标。应采取措施保证汽水品质的 合格率 。 参考文献： 1 邹学明，郑文富，李军上汽6 0 o m w机组轴封系统设计 合理性探讨 j 贵州电力技术 ，2 0 0 6，( 5 ) 2 林万超 火 电厂热系统节 能理论 m 西安 ：西安交通 大 学出版社 ，1 9 9 4 3 华 中工 学 院汽 轮 机 m 北 京 ： 电力 工 业 出 版 社， 1 9 8 0 4 贵州发耳电厂6 0 o m w机组集控运行规程 s 2 0 0 7 作者简介 ： r 李军 ( 1 9 7 3 一 ) ，男 ，山东临沂人 ，硕 士在读 ，工程 师，主 要从事火 电厂汽轮机技术管理工作 。 ( 收