薛 旻

（華潤電力（常熟）有限公司，江蘇常熟 215536）

0 概述

華潤電力（常熟）有限公司一臺超臨界650 MW汽輪發(fā)電機(jī)組，配套東方汽輪機(jī)廠引進(jìn)日立技術(shù)生產(chǎn)制造的超臨界壓力、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、雙背壓、純凝汽式汽輪機(jī)，汽輪機(jī)型號CLN650－24.2/538/566，最大連續(xù)出力660 MW，額定出力650 MW。

該機(jī)組于2005年投產(chǎn)，受當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)水平和制造加工工藝的限制，加上多年運(yùn)行后系統(tǒng)較多閥門出現(xiàn)泄漏的影響，機(jī)組在安全性和經(jīng)濟(jì)性方面較同類型機(jī)組有著較大的差距。為了提高機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)性，節(jié)能降耗，在機(jī)組檢修中對汽機(jī)熱力系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，取得了良好的效果。

1 改造前存在的問題

該機(jī)組為國內(nèi)早期650 MW超臨界機(jī)組，設(shè)計(jì)上存在不足，投產(chǎn)多年后，發(fā)現(xiàn)機(jī)組存在熱耗偏高，系統(tǒng)復(fù)雜，冗余設(shè)計(jì)過多等問題。

（1）汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)設(shè)計(jì)上存在較多的冗余，系統(tǒng)復(fù)雜，甚至還存在機(jī)組投產(chǎn)以來從未使用過的系統(tǒng)和設(shè)備，不僅增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，還增加了系統(tǒng)的內(nèi)漏因素。

（2）機(jī)組疏水系統(tǒng)閥門內(nèi)漏嚴(yán)重，大量優(yōu)質(zhì)工質(zhì)直接漏至凝汽器，不僅增加凝汽器的熱負(fù)荷，影響凝汽器真空，還影響機(jī)組運(yùn)行的安全性。每年更換及維護(hù)疏水系統(tǒng)閥門的費(fèi)用高達(dá)100多萬元人民幣。

（3）7/8號低壓加熱器疏水不暢，導(dǎo)致大量高品質(zhì)工質(zhì)通過緊急疏水直接排至凝汽器疏擴(kuò)，造成極大的熱量損失。

（4）部分熱備用疏水管路設(shè)計(jì)不合理，采用疏水管路加裝節(jié)流孔板連續(xù)疏水的熱備用方式，導(dǎo)致大量優(yōu)質(zhì)工質(zhì)直接排放，產(chǎn)生較大的能量損失。

（5）部分高壓閥門受當(dāng)時(shí)制造工藝限制，有多路漏汽管道，造成優(yōu)質(zhì)工質(zhì)損失，以目前的制造工藝完全可以取消高壓閥門漏汽管路，提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。

2 優(yōu)化改造思路

（1）合理利用優(yōu)質(zhì)工質(zhì)。盡可能回收利用優(yōu)質(zhì)工質(zhì)的有效能，減少工質(zhì)損失，是從系統(tǒng)設(shè)計(jì)上提高能量利用率、進(jìn)而提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的有效途徑。

（2）簡化熱力系統(tǒng)。對熱力系統(tǒng)的簡化是從系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上降低不必要的能量損失，提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的有效途徑。系統(tǒng)簡化后還能降低系統(tǒng)維護(hù)工作量及維護(hù)費(fèi)用，減少運(yùn)行操作量，提高設(shè)備可靠性和安全性。

（3）減少閥門泄漏。由于疏水閥門前、后差壓大，經(jīng)過機(jī)組幾次啟、停后，閥門出現(xiàn)不同程度的內(nèi)漏。由于高壓疏水壓差更大，更容易沖刷閥門造成泄漏，且泄漏后對經(jīng)濟(jì)性的影響也更大，應(yīng)重點(diǎn)采取措施治理。

通過采用加裝手動門、采用組合型自動疏水器等方式，可有效降低閥門泄漏的危害，降低泄漏損失。加裝手動門后，可在疏水閥泄漏的情況下及時(shí)關(guān)閉手動門以減少機(jī)組運(yùn)行中的泄漏損失。

3 優(yōu)化改造實(shí)例分析

通過分析熱力系統(tǒng)存在的問題，在保證機(jī)組運(yùn)行安全性的基礎(chǔ)上，經(jīng)過對原有系統(tǒng)的梳理，制定了熱力系統(tǒng)的優(yōu)化方案，在機(jī)組檢修期間實(shí)施了熱力系統(tǒng)的優(yōu)化改造。

3.1 合并相同壓力等級的疏水

如圖1所示，將低旁前管道疏水合并后取消閥門，在疏水閥前接入再熱蒸汽左支管疏水。通過對比可以看出，原疏水系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，繁多的作用相同的閥門容易造成較多的泄漏隱患。根據(jù)估算，此處泄漏量可達(dá)到0.5 t/h，可造成熱耗率提高2 kJ（/kW·h），同時(shí)增加了閥門的檢修和維護(hù)成本。優(yōu)化后在滿足機(jī)組疏水要求的前提下，簡化了系統(tǒng)，減少了泄漏點(diǎn)。對中聯(lián)門前疏水、高排管道疏水、抽汽管道疏水等處實(shí)施類似的改造，減少了閥門內(nèi)漏造成的工質(zhì)浪費(fèi)。

3.2 取消抽汽管道門間疏水及抽汽管道排汽門

圖1 再熱蒸汽管道疏水優(yōu)化改造前后

原抽汽管道布置為抽汽止回閥加抽汽電動閥的結(jié)構(gòu)，并在止回閥前、電動閥后以及兩個(gè)閥門中間管道上設(shè)置疏水管，在抽汽管道最高點(diǎn)布置排汽門。通過分析認(rèn)為，兩個(gè)閥門中間的管道較短，無設(shè)置疏水點(diǎn)的必要，管道最高點(diǎn)排氣門操作不便且無實(shí)際用處，可以取消，以減少閥門泄漏隱患。在機(jī)組檢修中，對汽輪機(jī)的一段、二段、三段、四段、五段、六段抽汽實(shí)施了此項(xiàng)改造。

3.3 高排通風(fēng)閥（VV閥）系統(tǒng)的優(yōu)化（圖2）

原系統(tǒng)中高壓缸排汽通風(fēng)采用VV閥，該閥門形式復(fù)雜，漏汽嚴(yán)重，造成大量優(yōu)質(zhì)工質(zhì)及高品位能源的浪費(fèi)。利用等效熱降法對該機(jī)組進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)以1 t/h的泄漏量來估算，可造成熱耗率增大約3.5 kJ/(kW·h)。且由于排汽通風(fēng)閥管道設(shè)計(jì)不合理，該機(jī)組曾發(fā)生過因排汽通風(fēng)閥（VV閥）誤開而導(dǎo)致凝汽器換熱管吹損而被迫停機(jī)的重大安全事故。

改造后，在滿足機(jī)組運(yùn)行要求的前提下，加裝電動門，更換新型排汽通風(fēng)閥，取消門桿漏汽，同時(shí)取消排地溝的疏水管路，減少了泄漏點(diǎn)。另外，將排汽通風(fēng)閥的排汽管道接口從高壓側(cè)凝汽器移位至高壓側(cè)凝汽器疏擴(kuò)，優(yōu)化設(shè)計(jì)多措并舉，提高了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

圖2 高排通風(fēng)閥（VV閥）系優(yōu)化進(jìn)改造前后

3.47 /8號低加逐級疏水優(yōu)化布置

改造前，機(jī)組存在7/8號低加疏水不暢的問題，為保證系統(tǒng)安全性，長期打開7/8號低加事故疏水，未經(jīng)充分換熱的疏水直接排至凝汽器，造成了熱量的浪費(fèi)。通過對現(xiàn)場的查看與分析，制定了增加7/8號低加正常疏水旁路管的改造方案。7號低加現(xiàn)場采用最短管路、最少彎頭的方案加裝旁路管；8號低加，采用將8號低加正常疏水管改接至凝汽器內(nèi)部（原僅接至凝汽器管壁），同時(shí)加裝正常疏水旁路管道并接至凝汽器底部放水手動門前，既解決了疏水不暢問題，又做到盡量回收熱量。

根據(jù)等效熱降原理，改造后8號低加正常疏水不再與凝汽器汽側(cè)直接接觸，熱量完全被熱井內(nèi)凝結(jié)水帶走，排擠抽汽，使機(jī)組做工增大，熱耗相應(yīng)降低。以機(jī)組THA工況下216.492 t/h的疏水流量計(jì)算，理論上機(jī)組熱耗降低10 kJ（/kW·h）。

3.5 加熱器危急疏水優(yōu)化

受限于系統(tǒng)的運(yùn)行方式，加熱器危機(jī)疏水手動門在機(jī)組運(yùn)行時(shí)保持常開狀態(tài)，故疏水氣動門一旦關(guān)閉不嚴(yán)就會造成大量的能源流失，其流量約 15 t/h，可造成熱耗率升高 7.5 kJ（/kW·h）。

優(yōu)化方案是將危急疏水閥前手動隔離門改為電動隔離門，同時(shí)氣動門控制改為全開全關(guān)控制，機(jī)組運(yùn)行時(shí)兩道閥門都處于關(guān)閉狀態(tài)，大大提高了危急疏水管路的嚴(yán)密程度，一旦加熱器水位出現(xiàn)高液位，閥門立即全開，快速排水。

3.6 優(yōu)化軸封系統(tǒng)及疏水方式

原設(shè)計(jì)為保證軸封系統(tǒng)的安全可靠性，機(jī)組軸封系統(tǒng)共有3路汽源，分別是主汽供軸封、冷再供軸封以及輔汽供軸封，但在實(shí)際運(yùn)行中，由于機(jī)組輔汽系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定（與鄰機(jī)輔汽聯(lián)箱相通），完全可以滿足機(jī)組安全運(yùn)行的要求。運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，主蒸汽因閥門泄漏進(jìn)入軸封母管，造成高品質(zhì)能量損失。以1 t/h的泄漏量估算，造成熱耗增加7.7 kJ（/kW·h）。因此，在熱力系統(tǒng)優(yōu)化改造時(shí)取消了冷再供軸封和主汽供軸封管路，同時(shí)取消輔汽供軸封的減溫水，簡化系統(tǒng)，優(yōu)化設(shè)計(jì),避免因泄漏造成大量高品質(zhì)工質(zhì)的浪費(fèi)，提高了經(jīng)濟(jì)性。

原軸封系統(tǒng)采用節(jié)流孔板連續(xù)疏水至凝汽器的疏水方式，雖然可靠，但浪費(fèi)了大量高品質(zhì)工質(zhì)。改造后（圖3），疏水方式改為U形水封疏水，設(shè)置一定高度的U形管，當(dāng)疏水量偏大時(shí)，通過U形管溢出，無需長期疏水，減少了工質(zhì)的浪費(fèi)。

圖3 軸封系統(tǒng)疏水改造前后

4 優(yōu)化改造效果

（1）性能試驗(yàn)結(jié)果。以550 MW工況作為評價(jià)機(jī)組性能的基準(zhǔn)工況。改造前試驗(yàn)熱耗率為8164.6 kJ（/kW·h），修正至額定參數(shù)下熱耗率為7902.7 kJ（/kW·h）；改造后試驗(yàn)熱耗率為7723.9 kJ（/kW·h），修正至額定參數(shù)下熱耗率為 7847.8 kJ/（kW·h），改造后熱耗率下降 54.9 kJ（/kW·h）。

（2）熱力系統(tǒng)泄漏。改造前550 MW工況系統(tǒng)不明漏量10.62 t/h，不明泄漏率0.56%。改造后550 MW工況系統(tǒng)不明漏量6.01 t/h，，不明泄漏率為0.32%。改造后不明泄漏情況有較大改善。

華潤電力（常熟）有限公司對機(jī)組熱力系統(tǒng)進(jìn)行的優(yōu)化改造，不僅消除了長期影響機(jī)組運(yùn)行的安全隱患，同時(shí)降低了機(jī)組的發(fā)電熱耗率，達(dá)到了節(jié)能減排的效果。