李富云,嚴(yán)正波,沈發(fā)榮

(云南電力試驗(yàn)研究院(集團(tuán)）有限公司電力研究院,云南 昆明 650217）

300MW汽輪機(jī)低壓缸抽汽溫度偏高的經(jīng)濟(jì)性分析

李富云,嚴(yán)正波,沈發(fā)榮

(云南電力試驗(yàn)研究院(集團(tuán)）有限公司電力研究院,云南 昆明 650217）

根據(jù)國內(nèi)某些300MW機(jī)組普遍存在低壓缸段抽汽溫度偏高的現(xiàn)象,以某公司的8號(hào)機(jī)為例,采用了熱平衡及等效熱降的方法,進(jìn)行了因抽汽溫度偏高對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性影響的定量分析,為發(fā)電企業(yè)的同類機(jī)組改造提供技術(shù)依據(jù),并可為設(shè)計(jì)制造廠家提供參考。

汽輪機(jī);低壓缸;抽汽;溫度;偏高;經(jīng)濟(jì)性;性能;試驗(yàn)

1 概 述

通過對(duì)大型汽輪機(jī)組的熱力性能試驗(yàn),計(jì)算機(jī)組的主要熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo),同時(shí)對(duì)機(jī)組進(jìn)行節(jié)能診斷,發(fā)現(xiàn)機(jī)組運(yùn)行存在問題,并對(duì)存在的問題進(jìn)一步作定量分析,了解了這些問題對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響程度,并對(duì)機(jī)組運(yùn)行的節(jié)能空間進(jìn)行了計(jì)算。在2010年,對(duì)國內(nèi)部分300MW機(jī)組進(jìn)行了熱力性能試驗(yàn),現(xiàn)根據(jù)測度結(jié)果,針對(duì)機(jī)組普遍存在低壓缸抽汽溫度偏高的問題,以某公司8號(hào)汽輪機(jī)組為例,進(jìn)行了因抽汽溫度偏高對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性影響的定量分析,以便為提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性、指導(dǎo)機(jī)組檢修工作提供參考。

2 300MW汽輪機(jī)組部分性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)

部分300MW汽輪機(jī)組熱力性能試驗(yàn)中低壓缸段的抽汽數(shù)據(jù),見表1所示。據(jù)了解,除了表1中列出的機(jī)組之外,其他部分機(jī)組也存在同樣的問題。從表1數(shù)據(jù)可知,部分300MW汽輪機(jī)組低壓缸抽汽溫度比設(shè)計(jì)值高很多,有的甚至高達(dá)40℃以上。通過查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn),很多300MW 機(jī)組也存在類似問題,對(duì)于該問題,目前并未引起發(fā)電企業(yè)及設(shè)計(jì)制造廠家的足夠重視,造成的經(jīng)濟(jì)損失也并未進(jìn)行定量計(jì)算,現(xiàn)經(jīng)計(jì)算,發(fā)現(xiàn)因此類問題而造成的經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)巨大,若以國內(nèi)全部存在該問題的300MW機(jī)組來計(jì)算,因此而造成的經(jīng)濟(jì)損失總數(shù)將更為驚人。

表1 抽汽溫度試驗(yàn)值與設(shè)計(jì)值比較

3 抽汽溫度偏高原因分析

一般來說,若只是單臺(tái)機(jī)組出現(xiàn)低壓缸抽汽溫度偏高的情況,首先應(yīng)考慮是否參數(shù)測量有問題,但該類問題的普遍存在,而且參照比較抽汽點(diǎn)與加熱器進(jìn)汽點(diǎn)的參數(shù)比較接近,因此抽汽參數(shù)測量錯(cuò)誤可以排除。其次考慮是否由于其他外部汽流混合的影響,但查看設(shè)計(jì)圖紙資料發(fā)現(xiàn),這幾臺(tái)機(jī)組的低壓缸5、6、7段抽汽均無外部汽源進(jìn)入,因此外部汽源混合的影響也可排除。分析汽輪機(jī)結(jié)構(gòu)后,認(rèn)為問題主要存在汽缸內(nèi)部,由于汽缸內(nèi)部通流部分的泄漏,上一級(jí)高溫蒸汽沒有經(jīng)過正常流道做功直接漏入下一級(jí)段抽汽口混合,使得下一級(jí)段抽汽溫度升高。

低壓缸內(nèi)部泄漏的原因主要有三個(gè)方面:

(1）隔板與汽缸聯(lián)結(jié)處的環(huán)形間隙;

(2）隔板水平中分面存在的間隙。由于機(jī)組起停等原因產(chǎn)生結(jié)合面變形或低壓內(nèi)缸連接螺栓松弛都會(huì)使間隙增大;

(3）隔板及動(dòng)葉環(huán)形汽封間隙。在機(jī)組的啟停過程中,位于低壓缸中部的1、2、3級(jí)隔板及動(dòng)葉環(huán)形汽封容易發(fā)生碰摩,使汽封間隙增大。

根據(jù)汽輪機(jī)膨脹過程中能量轉(zhuǎn)換的原理,若汽缸效率降低,蒸汽在級(jí)內(nèi)做功不足,蒸汽有效焓降減小,也會(huì)導(dǎo)致抽汽溫度升高。從膨脹過程曲線來看(某公司8號(hào)機(jī)）,低壓缸的膨脹過程曲線明顯向右偏離,各級(jí)段熵增比設(shè)計(jì)值增大,表明低壓缸各級(jí)級(jí)內(nèi)損失增加,級(jí)效率降低。膨脹曲線如圖1所示,其中修正曲線的數(shù)據(jù)僅對(duì)泄漏量進(jìn)行修正得出。

圖1 汽輪機(jī)低壓缸膨脹過程曲線

4 低壓缸抽汽溫度偏高對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響

該公司8號(hào)機(jī)為亞臨界、一次中間再熱、雙缸(高中壓缸合缸）雙排汽、單軸、凝汽式300MW 汽輪機(jī),機(jī)組型號(hào)為N300-16.7/537/537-6型。分析主要引用該機(jī)組最近1次A級(jí)檢修后的熱力性能試驗(yàn)結(jié)果。

在300MW試驗(yàn)負(fù)荷下,測量計(jì)算得到的低壓缸效率為86.842%,比設(shè)計(jì)值89.830%低2.988%。經(jīng)“等效熱降”方法計(jì)算,低壓缸效率每變化1%,影響熱耗34.052k J/kW·h,低壓缸效率偏低使熱耗降低了101.758kJ/kW·h。低壓缸效率偏低除了受機(jī)組多年運(yùn)行通流部分能力下降影響之外,還受到回?zé)嵯到y(tǒng)抽汽溫度偏高,使高品質(zhì)蒸汽損失過大的影響。

根據(jù)熱平衡方法,實(shí)測汽缸效率,并考慮缸內(nèi)各級(jí)段膨脹曲線設(shè)計(jì)狀況進(jìn)行計(jì)算,得出異常級(jí)段的實(shí)際溫度即混合前溫度,再根據(jù)混合前、后溫度的變化,就可求出蒸汽的泄漏量,其中異常級(jí)段實(shí)際蒸汽焓值由式(1）計(jì)算:

式中:η—級(jí)段效率;

h1—進(jìn)汽焓值;

h2—實(shí)際蒸汽焓值;

hi—等熵焓值。

通過計(jì)算,低壓缸新蒸汽未做功直接漏入5-7段抽汽口的流量為37.386 t/h,根據(jù)等效熱降理論進(jìn)行計(jì)算,5-7段抽汽溫度偏高使機(jī)組熱耗降低了28.417kJ/kW·h,影響機(jī)組低壓缸效率降低0.84%。

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果,對(duì)5-7段抽汽溫度進(jìn)行修正計(jì)算。對(duì)抽汽溫度偏高的修正計(jì)算中,低壓缸效率取設(shè)計(jì)值進(jìn)行計(jì)算。通過泄漏量修正及缸效率修正計(jì)算的結(jié)果可以看出,修正后5-7段抽汽溫度和設(shè)計(jì)值較接近,計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 泄漏量及缸效率對(duì)抽汽溫度的影響

通過計(jì)算,5-7段抽汽溫度偏高使機(jī)組熱耗降低了28.417 kJ/kW·h,折算影響機(jī)組供電煤耗為1.057g/kW·h。根據(jù)國內(nèi)機(jī)組發(fā)電情況,單臺(tái)機(jī)組年發(fā)電量按15億kW·h(估計(jì)值）計(jì)算,發(fā)電煤價(jià)按500元/噸計(jì)算,則單臺(tái)機(jī)組因?yàn)榈蛪焊壮槠麥囟绕叩挠绊?在1年內(nèi)造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約為80萬元人民幣。

由此建議發(fā)電企業(yè)在機(jī)組大修時(shí),應(yīng)詳細(xì)檢查低壓缸進(jìn)汽部件,汽封間隙及內(nèi)缸結(jié)合面法蘭有否裂紋,檢查低壓缸的隔板和葉片。

5 結(jié) 語

國內(nèi)300MW機(jī)組低壓缸5-7段抽汽溫度偏高現(xiàn)象普遍存在。缸體泄漏及缸效率降低是影響抽汽溫度偏高的重要原因之一。

抽汽溫度偏高對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性影響顯著,造成的直接經(jīng)濟(jì)損失巨大,發(fā)電企業(yè)在機(jī)組大修時(shí),應(yīng)詳細(xì)檢查低壓缸進(jìn)汽部件、汽封間隙及內(nèi)缸結(jié)合面法蘭是否有裂紋,檢查低壓缸的隔板和葉片。

通過熱力試驗(yàn)可發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)通流部分存在的問題。老機(jī)組大修前、后的熱力性能試驗(yàn),是了解汽輪機(jī)熱力性能及通流部分是否存在問題的重要手段。

[1]林萬超.火電廠熱系統(tǒng)定量分析[M].西安:西安交通大學(xué)出版社.1991.

[2]GB/T 8117.2-2008,汽輪機(jī)熱力性能驗(yàn)收試驗(yàn)規(guī)程,第二部分:方法B—各種類型和容量的汽輪機(jī)寬準(zhǔn)確度試驗(yàn)[S],2008.

[3]國際公式化委員會(huì).水和水蒸汽性質(zhì)表:工業(yè)用IAPWS-IF97方程[M].1997.

Econom ical Analysis on the Problem of Higher Extracted Steam Temperature from the LP Cylinder of 300MW Turbine

LI Fu-yun,YAN Zheng-bo,SHEN Fa-rong
(The Electric Pow er Research Institute,Yunnan Electric Pow er Test&Research Institute(G roup）Co.,Ltd.,Kunm ing,Yunnan,650217,China）

In accordance with common p rob lem of higher ex tracted steam temperature from LP cy linder of some 300MW turbines domestically,taking the examp le of the existing Unit 8 in a power p lant,the methods of thermal balance and effective heat drop have been adop ted and the quantitative analysis on the econom ica l in fluence of the higher ex tracted steam temperature on the power unit has been carried out w hich will be technically p rovided to the same type of power unit as the technical basis and as the reference for anymanufacturers.

turbine;LP cylinder;ex tracted steam;temperature;higher;economy;performance;test

TK223.7+4

B

2011-01-26

2011-04-27

李富云(1983-）,男,工程師,華北電力大學(xué)碩士,現(xiàn)主要從事火電廠經(jīng)濟(jì)性分析評(píng)價(jià)工作。

1672-0210(2011）02-0026-03