阮圣奇，程榮終，仁 磊，吳鴻濤，胡中強(qiáng)

（1.安徽省電力科學(xué)研究院，合肥 230022；2.皖能銅陵發(fā)電有限公司，安徽銅陵 244000）

某電廠超臨界600 MW 機(jī)組汽輪機(jī)是國內(nèi)某汽輪機(jī)制造公司與三菱公司聯(lián)合設(shè)計(jì)并生產(chǎn)的一次中間再熱、單軸、三缸、四排汽凝汽式汽輪機(jī)。該機(jī)組于2008年8月投產(chǎn)發(fā)電，至2013年3月進(jìn)行首次大修。該機(jī)組首次大修的周期長，暴露的問題較多，其中包括汽輪機(jī)本體通流效率偏低、低壓缸內(nèi)部變形嚴(yán)重、低負(fù)荷凝汽器端差偏大等。筆者以該汽輪機(jī)組為研究對(duì)象，利用機(jī)組大修前熱力性能考核試驗(yàn)，分析汽輪機(jī)本體和輔機(jī)目前的狀態(tài)、存在的問題，并利用能耗分析理論評(píng)估對(duì)機(jī)組能耗的影響，為電廠節(jié)能工作提供參考。

1 熱耗和本體通流效率

該機(jī)組在2013年2月進(jìn)行了機(jī)組大修前試驗(yàn)，表1是此次大修前試驗(yàn)結(jié)果。

表1 試驗(yàn)主要計(jì)算結(jié)果

從表1 可以看出:THA 工況下修正后熱耗為7 924kJ/（kW·h），熱耗率明顯偏高。

目前機(jī)組進(jìn)行了首次大修，基本消除了基建中遺留的不良因素，并且在機(jī)組節(jié)能方面做了比較多的工作后，超臨界汽輪機(jī)組熱耗率水平大約在7 650～7 750kJ/（kW·h）。

該機(jī)組高、中壓缸通流效率都偏低，高壓缸效率在450 MW，負(fù)荷只有81.90%，比滿負(fù)荷工況下降較多。主要原因是該汽輪機(jī)600 MW機(jī)型通流面積偏大，運(yùn)行中為保證主汽壓力，只能通過減小調(diào)節(jié)閥開度來實(shí)現(xiàn)，造成過多的調(diào)節(jié)閥節(jié)流損失；因此建議電廠在大修后進(jìn)行調(diào)節(jié)閥配汽優(yōu)化試驗(yàn)。據(jù)目前該機(jī)組所在的安徽省內(nèi)600 MW 超臨界調(diào)節(jié)閥配汽優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果的經(jīng)驗(yàn)，配汽優(yōu)化試驗(yàn)至少能降低機(jī)組煤耗2～3g/（kW·h）。

根據(jù)安徽省內(nèi)汽輪機(jī)同類型機(jī)組試驗(yàn)研究，7級(jí)抽汽溫度約在低于75%負(fù)荷以后會(huì)顯著升高，但是該電廠汽輪機(jī)7級(jí)抽汽溫度在滿負(fù)荷工況下就已經(jīng)明顯偏高，表明低壓缸內(nèi)部變形嚴(yán)重；因而從兩個(gè)試驗(yàn)工況中5、6、7級(jí)抽汽溫度的變化情況判斷低壓缸內(nèi)部通流狀態(tài)很差，漏汽嚴(yán)重；試驗(yàn)結(jié)果也同樣表明低壓缸效率偏低。

2 高壓加熱器

高壓加熱器熱力特性見表2。

表2 高壓加熱器熱力特性計(jì)算結(jié)果

從表2可以看出:2號(hào)高壓加熱器下端差偏大，建議電廠做專門的高壓加熱器水位調(diào)整試驗(yàn)，以降低高壓加熱器下端差，提高回?zé)嵯到y(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和安全性。

3 凝汽器

凝汽器特性見表3。

從表3可以看出:450MW 負(fù)荷工況下高、低背壓凝汽器端差比THA 工況下增大較多，原因是低負(fù)荷下機(jī)組負(fù)壓區(qū)擴(kuò)大。

該汽輪機(jī)末級(jí)葉片高度為1 029mm，背壓修正曲線斜率較大，因而汽輪機(jī)背壓變化對(duì)熱耗的影響較大。因此300 MW 機(jī)組汽輪機(jī)循環(huán)水泵優(yōu)化試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)結(jié)果已經(jīng)不再適合目前600MW機(jī)組的運(yùn)行節(jié)能要求。根據(jù)多年對(duì)汽輪機(jī)和循環(huán)水調(diào)節(jié)特性的分析，適應(yīng)目前長末級(jí)葉片的機(jī)組的基本運(yùn)行原則是盡量增加循環(huán)水流量，即多耗循環(huán)水泵電量。由于每個(gè)機(jī)組配置的循環(huán)水泵參數(shù)以及汽輪機(jī)性能參數(shù)不一，因而最適合該機(jī)組的循環(huán)水泵優(yōu)化運(yùn)行方式只能通過優(yōu)化試驗(yàn)才能確定。

4 機(jī)組耗差分析

試驗(yàn)工況下熱耗為8 022kJ/（kW·h），比設(shè)計(jì)值大499.89kJ/（kW·h）。根據(jù)上述機(jī)組主、輔機(jī)性能分析的結(jié)論，現(xiàn)將THA 工況影響汽輪機(jī)熱耗的主要因素以及相對(duì)應(yīng)的耗差說明如下:

（1）高壓缸效率為84.26%，比設(shè)計(jì)低3.57%，影響熱耗46.99kJ/（kW·h）。

（2）中壓缸名義效率為91.00%，受過橋汽封漏汽影響，漏汽流量越大，實(shí)際通流效率較名義效率越低。該汽輪機(jī)一直未進(jìn)行大修，而高、中壓合缸型汽輪機(jī)過橋汽封所在位置繞度最大，因而判斷過橋汽封磨損情況較為嚴(yán)重，過橋漏汽率較大，中壓缸實(shí)際通流效率約89%，對(duì)應(yīng)影響熱耗為38.99kJ/（kW·h）［1］。

（3）低壓缸效率為82.25%。低壓缸做功量占據(jù)汽輪機(jī)輸出功率的40%左右，因而低壓缸效率的降低對(duì)熱耗的影響也最大。試驗(yàn)結(jié)果顯示低壓缸效率只有82.25%，對(duì)應(yīng)影響熱耗為252.74kJ/（kW·h）。

（4）過橋漏汽。由于該機(jī)組大修前試驗(yàn)負(fù)荷申請(qǐng)不便等問題，未安排過橋漏汽測(cè)定試驗(yàn)。根據(jù)以往超臨界試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)以及該機(jī)組目前的蒸汽參數(shù)分布狀況，過橋漏汽大約影響熱耗為20kJ/（kW·h）。

（5）再熱減溫水。試驗(yàn)中用了20.83t/h的再熱減溫水流量，對(duì)應(yīng)影響熱耗為19.72kJ/（kW·h）。

（6）凝汽器壓力。試驗(yàn)工況下凝汽器壓力為5.58kPa，對(duì)應(yīng)影響熱耗為86.58kJ/（kW·h）。

將以上耗差損失結(jié)果歸結(jié)在一起比較，見圖1。

圖1 汽輪機(jī)組耗差分布圖

從圖1可以看出:

（1）汽輪機(jī)本體通流效率降低對(duì)熱耗影響很大，總共339kJ/（kW·h），其中低壓缸最為明顯，是熱耗偏高的主要影響因素。根據(jù)安徽省內(nèi)多臺(tái)超臨界機(jī)組檢修前后試驗(yàn)結(jié)果分析，低壓缸效率在大修后至少可以提高3%，對(duì)應(yīng)降低熱耗95kJ/（kW·h），因而建議電廠在大修中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注低壓缸本體的檢修工作。

（2）凝汽器壓力主要受環(huán)境溫度和凝汽器冷卻管換熱效率影響，大修中注意清理低壓側(cè)凝汽器冷卻管，將有益于提高機(jī)組真空，降低煤耗。

（3）再熱器減溫水對(duì)熱耗的影響也較大，建議電廠在大修中加強(qiáng)鍋爐的檢修，并著力解決問題產(chǎn)生的根源，做到大修后機(jī)組運(yùn)行中不用或少用再熱器減溫水，可以降低機(jī)組供電煤耗0.8g/（kW·h）左右。

（4）過橋漏汽汽封的調(diào)整或更換，將使得大修后過橋漏汽率達(dá)到或小于設(shè)計(jì)值。

5 結(jié)語

通過對(duì)該機(jī)組大修前的試驗(yàn)結(jié)果分析，得出:

（1）汽輪機(jī)本體通流效率降低是造成熱耗率偏高的主要原因，其中低壓缸對(duì)熱耗率的影響最為顯著，因而檢修中應(yīng)更加注重提高低壓缸檢修質(zhì)量。

（2）輔機(jī)狀態(tài)、減溫水、背壓等因素也同樣影響能耗水平，在檢修中要實(shí)施針對(duì)性解決方案，能在大修后起到明顯節(jié)能降耗作用。

（3）對(duì)于新投產(chǎn)機(jī)組，根據(jù)電力試驗(yàn)單位對(duì)電廠多年的試驗(yàn)研究結(jié)論，基建遺留下來的問題需要在機(jī)組投產(chǎn)后2年內(nèi)進(jìn)行一次大修，消除其對(duì)能耗方面的影響，否則機(jī)組的能耗水平將會(huì)逐年升高，并且能耗升高的速度會(huì)越來越快；所以建議電廠在投產(chǎn)后，條件允許，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)盡快申請(qǐng)檢修。

［1］章娟，包勁松.變汽溫法測(cè)300 MW 機(jī)組高中壓缸間軸封漏汽量的應(yīng)用實(shí)踐［J］.發(fā)電設(shè)備，2004，18（2）:79－81，91.