影响西门子亚临界660MW机组热耗因素及分析

影响西门子亚临界660MW机组热耗因素及分析

张守学马聪永

(华能邯峰发电厂河北邯郸056004)

摘要：热耗率是汽轮机主要经济指标，反映了整个热力系统的完善程度，涉及汽机本体通流部分、主参数变化、冷端参数、回热系统、出力系数等因素。本文通过对影响两台西门子亚临界660MW机组热耗因素进行诊断，并进行了具体分析。

关键词：热耗率；通流效率；节流损失

0引言：

热耗率是衡量汽轮发电机组热力循环和运行情况的主要经济指标，影响汽轮机组热效率的因素主要有循环热效率和通流效率。通流效率与汽轮机设计、制造、安装水平有关；循环热效率与蒸汽循环初终参数和热力循环方式有关。

1当前机组现状

汽轮机采用西门子公司制造的一次中间再热、单轴、四缸、四排凝汽式反动式660MW亚临界机组。设计热耗7817kJ/kW，全厂热效率42.46%，机组的热耗低,负荷适应性好。

投产初期#1、#2机组热耗分别为为7814.23KJ/kWh、7803.41KJ/kWh，均优于设计值，在同类型亚临界机组中处于领先水平。#1、#2汽轮机分别于2013、2014年进行了首次揭缸大修。大修后，#1、#2机组热耗分别为为7855KJ/kWh、7912KJ/kWh，随着机组老化汽轮机热耗偏离设计值较多，机组效率下降，严重影响机组经济性，汽轮机侧的节能潜力很大。

2影响汽轮机热耗率的因素：

（1）主、再热蒸汽参数的影响

（2）通流部分效率

（3）节流损失及负荷率的影响

（4）轴封漏汽影响

（5）冷端影响

（6）回热系统影响

（7）保温散热、阀门内漏及高品质蒸汽热源损失的影响

2.1主、再热蒸汽参数的影响

主、再热蒸汽参数偏离额定参数时，相对内效率发生变化[1]。汽轮机变工况滑压运行时，能有效地降低汽轮机组的热耗率，显著提高机组变工况运行的经济性能力。当主蒸汽压力减小时，机组热耗率变大，主蒸汽压力对热耗的修正率为正值。当主蒸汽压力偏离额定值越大时，对机组热耗的影响也就越大[2]。主汽温较设计值每降低1℃，影响热耗升高约2.5kJ/kWh，发电煤耗升高约0.1g/kWh。

2.2通流部分效率的影响

汽轮机缸效率是表征汽轮机通流部分性能的重要技术经济指标，通常以焓降效率来表示，通过缸效率测定、检验和评价汽轮机通流部分状况，为分析机组性能指标变化提供依据。动叶片采用新型3DS三维叶片。叶根和叶顶位置的角度不同，这样可以吸收涡流并且减少二次流损失，提高汽轮机的内效率。

2.3节流损失及负荷率的影响

主蒸汽经过主汽阀和调节汽阀，焓不变，熵增加，节流损失随着调节阀开度的改变而变化[3]。0%～40%BMCR和在95%～100%BMCR工况范围内为定压运行方式，在40%～95%BMCR工况范围内为滑压运行方式。增大高压调门开度将有助于提高汽轮机高压缸效率和机组运行经济性[4]。调门压损跟机组滑压运行方式关系很大,汽轮机高压调节阀压损每上升1%高压缸效率约下降0.4%[5]

机组负荷率对汽轮机热耗影响很大，主要限制因素有电网结构、经济结构、社会需求及环保因素的影响，当机组负荷率低于75%时，汽轮机热耗率大幅上升，当机组负荷率低于50%时，汽轮机热耗率上升了5%～8%，长期低负荷运行会大大降低机组的经济性、安全性。

2.4轴封漏汽量的影响

轴封系统采用自密封系统，高压汽轮机两端最里面的三挡轴封的泄汽被排到中压汽轮机的排汽，进入低压汽轮机进一步做功，高、中压缸二挡漏汽排到轴封母管，做为低压轴封的密封汽源。汽封性能对机组的经济性和可靠性有着重要的影响，漏汽损失逐渐成为制约汽轮机效率提高的主要因素。汽轮机级间蒸汽泄漏使得机组内效率降低,漏汽损失占级总损失的29%。对汽轮机通流间隙进行精细化调整是降低汽轮机热耗的关键，及时更换损坏、变形汽封齿。调整汽封间隙要同时兼顾各工况适应性，防止因间隙过小发生碰磨事故。

2.5冷端影响

影响凝汽器性能的主要因素有冷却水进水温度、冷却水流量、凝汽器热负荷、凝汽器钢管清洁度、凝汽器冷却面积、真空泄漏率等。水源置换后，水质明显下降，清洁度下降。凝汽器清洁系数基本在0.72~0.82左右，实际运行性能低于0.9设计水平。真空每下降1kpa，热耗将增加1.05%（发电煤耗增加3.099g/kWh）。汽轮机背压每高于设计值1kPa，在100%额定负荷汽轮机热耗率上升70～80kJ/kWh。冷却水入口温度每降低1℃，真空可提高0.3%～0.5%，使煤耗降低0.3%～0.5%。

2.6回热系统的影响

回热系统加热器的性能主要体现在上、下端差。7号高加上端差较设计值0.5℃略高。6号高加上端差为-4.2℃，优于设计值。7号高加下端差为10℃比设计值6.4℃偏高。6号高加下端差为7.1℃，略高于设计值。回热系统的七、六段抽汽管道压损为2.8%，五段抽汽管道压损为5.6%，加热器性能对机组经济性的影响应在0.5g/(kW∙h)以内。

加装低低温省煤器后排挤A1、A2、A3低加部分抽汽，抽汽受到排挤，导致排汽流量增加，但排挤抽汽的新增功量远大于凝汽器真空下降引起的功量损失，低低温省煤器余热回收系统具有良好的经济性，可有效降低供电煤耗。

2.7保温散热、阀门内漏及高品质蒸汽热源损失的影响

本体及管道保温存在部分老化，散热损失大，达不到国家有关标准要求，直接影响机组的经济性。将保温检查列入日常检查和检修的重点检查管理内容。热力系统的阀门内漏使机组经济性下降，对机组煤耗的影响较大，但仅需较小的投入就能获得较大的节能效果。在一定条件下其投入产出比远高于对通流部分的改造，因此在节能降耗工作中首先应重视对系统阀门严密性的治理。蒸汽品质越高，其泄漏对机组经济性的影响越大，必须关注与高品质蒸汽有关的阀门。部分阀门内漏阀门的损失对机组的经济性产生一定的负面影响，据估算，其对机组发电煤耗的影响应在0.5g/(kW∙h)左右。

3结论

通过以上对影响西门子660MW亚临界汽轮机热耗因素逐一分析，在汽机本体、运行调整、运行优化、设备治理、状态管理等方面找出症结所在。正常运行中持续跟踪、修正自动调节系统特性，保证主要热力参数指标压红线运行；结合供热比不断优化滑压运行曲线，降低调节汽门节流损失；在设备允许的前提下提高蒸汽初参数；尽可能提高给水温度，考虑增加0号高加的可行性，提高回热系统热效率；开展冷端治理，综合考虑凝汽器真空对煤耗、厂用电率的影响，实现最佳真空，降低冷源损失；精细化检修和设备改造，提高汽轮机本体通流部分效率；采取有效措施减少阀门内漏及高品质蒸汽热源损失的影响，提高机组可靠出力系数和供热、供汽比重，降低汽机热耗。

参考文献:

[1]赵常新汽轮机组技术手册.中国电力出版社.2013.9

[2]闫顺林，兰红颖主汽压变化对汽轮机热耗率影响的修正分析.华北电力大学学报.2013.01

[3]周志平大型机组汽轮机调节方式对热力性能的影响分析.热力发电.2015.10

[4]孙永平等上汽－西门子超超临界１０００ＭＷ汽轮机的优化运行.动力工程学报.2014.03

[5]相晓伟等，汽轮机调节阀通流及损失特性研究.西安交通大学学报.2006.07