浅析裕东电厂300MW汽轮机布莱登汽封的节能技术改造

浅析裕东电厂300MW汽轮机布莱登汽封的节能技术改造

贾永生，孙庆生（商丘裕东发电有限责任公司，河南永城476

作者简介：贾永生（1979-），男，河南郑州人，从事发电企业的运行、生产技术管理与技术改造工作。摘要：本文介绍了裕东电厂2号机组汽轮机高中压缸部分汽封改为布莱登汽封，中修前、后的热力性能考核试验表明，高压缸至中压缸漏汽量减小，级内漏流量减小，热耗下降,提高了机组效益。实践表明机组的安全性和经济性得到了较大提高,对其他机组的改进具有参考价值与指导意义。关键词：汽轮机；汽封；漏汽；改造；汽缸内效率；热耗随着全球能源的日趋紧张和发电企业电煤价格日益攀升，发电企业的经营环境面对极大的困难，节能降耗的任务愈来愈严峻。为此，在裕东电厂节能领导小组带领下，多次组织召开节能专题会，针对国内不同电厂同类型机组布莱登汽封改进后的运行情况和节能效果进行调研，决定利用2号机组2008年3月份中修机会对汽轮机本体进行性能完善改进。1布莱登汽封简介1.1传统汽封对汽轮机安全经济性的影响传统汽封，每圈汽封分成六个汽封弧段，每个汽封弧段的背部装有两片平板弹簧片，弹簧片将汽封弧段压向汽轮机转子。运行中，由于汽封弧段、弹簧片长期处于高温高压的蒸汽中，工作环境恶劣，由于材质等问题的存在，在检修中常发现汽封弧段被结垢卡死，弹簧片弹性不良；造成汽封间隙发生变化。特别是汽轮机在启停过程中或过临界转速时，转子振幅较大等原因，可能导致转子与汽封齿发生局部摩擦现象，破坏了检修时已调整好的汽封间隙。从而导致汽轮机级间漏汽量大，使汽轮机的效率降低。1.2布莱登汽封的结构及工作原理布莱登可调式汽封弧段结构与传统汽封弧段基本相同，只是进汽面上铣出一道引汽槽，其目的是使汽封弧段背面压力（汽封体沟槽内部压力）等于进汽侧压力。而在必要汽封弧段的端面上钻孔装入螺旋圆柱弹簧，其上下汽封环中间各有两只螺旋圆柱弹簧，共四只。弹簧的推力使得汽封弧段在没有蒸汽压力时呈开启状；汽封弧段与汽封体之间一般设计有3mm的退让距离，故汽封齿与轴就有3mm以上的间隙。因此布莱登可调式汽封设计不同于原有的传统汽封的设计，主要区别在于用四只螺旋圆柱弹簧，取代了十二片平板弹簧片（图1）。当汽轮机尚未运行时，传统汽封环是闭合状态，而可调式汽封是张开状态。汽轮机启动后，蒸汽流量逐渐增加，作用于可调式汽封弧段背面的压力会逐渐大于作用在正面的压力，产生一个压差（图3）。当这个压差达到能克服螺旋弹簧的推力时，汽封环就闭合（图2），使汽封齿与轴的间隙变小，达到按设计值而调整的数值。停机时，进汽量逐渐减少，当流量减到一个数值时，也就是在3％时，螺旋弹簧的推力大于压差、摩擦力、弧段重力等，就使汽封环张开。因此经过精密计算而设计的各级汽封螺旋弹簧可以使各级可调式汽封按照需要，在不同的蒸流量下，逐一关闭，使整个过程平稳有序地进行。布莱登可调式汽封使机组的安全性与经济性并存，它可以保证汽轮机在启停过程中汽封与转子有较大的间隙，动静部分不发生摩擦，即使因安装调整时间隙过小有轻微碰磨，一般只发生在第一次启机过程，因初期汽封前后压差小，可自动退让，而当蒸汽流量大于3%开始逐段关闭，直到30%流量时完全关闭，汽封间隙可以达到甚至小于设计值。2汽轮机本体布莱登汽封改造2.1裕东电厂汽轮机概况裕东电厂装机容量2×300MW，#1、2机组汽轮机型号为N300-16.7/537/537，是上海汽轮机厂引进美国西屋公司技术制造的，亚临界单轴、双缸双排汽、高中压合缸、一次中间再热凝汽式汽轮机。该机组高压缸共11级+调节级和高压排汽平衡环，中压缸共9级，中部由高压进汽平衡环、中压进汽平衡环，分别采用5圈及2圈传统高低齿迷宫汽封将内缸分为高压部分及中压部分。2.2汽缸内效率低的原因分析根据汽轮机结构及在役机组的运行实践来看，该类型机组在高压进汽平衡环、中压进汽平衡环、高压排汽平衡环等处汽封磨损较大，造成汽封间隙增大，漏汽量大，严重影响机组运行的经济性和安全性。经河南电力试验研究院对#2汽轮机进行性能试验考核，发现我厂#2机组存在热耗高于设计值245.84kJ/kWh，高压缸效率低于设计值5.87%，中压缸效率低于设计值1.05%，高中压缸轴封漏汽量为设计值的1.22倍。2.3布莱登汽封改造的部位根据以上汽轮机内效率低的原因分析，通过对全国同类型机组通流部分改造的调研，经公司节能小组决定，#2机组汽轮机本体通流采用布莱登汽封技术对汽封进行改造。考虑中修工期，只对高、中压缸汽封进行改造。改造工作于2008年3月机组中修期间进行，对下述部位的汽封进行了更换：高压进汽平衡环汽封5道，高压排汽平衡环汽封3道，高中压缸端部内汽封1道(调端)，高中压缸端部内汽封1道(电端)，中压进汽平衡环汽封2道，中压2~9级隔板汽封8道。2.4布莱登汽封的改造效果①安全性。中修后的启动中，布莱登汽封显示了其安全方面的优越性，临界转速区域和其他阶段振动均在合格及优良范围内，在负荷升至150MW时，因汽封已经全部关闭，部分汽封间隙过小，振动曾达到140um，但因布莱登汽封没有背弧弹簧，退让性好，通过调整阀门运行方式，进汽参数的控制，合理进行带负荷暖机，经一个多小时的碰磨，振动又恢复到优良值，直到满负荷阶段，汽轮机整体振动均在优良范围内。汽轮机#1、#2轴承振动中修前、后数据对比如表1所示。汽轮机#1、#2轴承振动中修前、后数据对比单位：um#1轴承#2轴承X方向Y方向X方向Y方向改造前98948991改造后58616773②经济性。为了检验布莱登汽封的效果，河南电力试验研究院做了中修前、后的性能试验。大修前后试验结果见表2。表2大修前后试验结果工况设计300MW工况中修前300MW中修后300MW高压缸通流效率%86.8580.9682.36中压缸通流效率%91.8990.0691.10高中压缸轴封漏汽量占再热蒸汽流量的比例%1.82.21.9调节级压力MPa11.2511.13312.189最终给水温度（OC）274.2274.2281.7修正后的毛热耗率(kJ/kWh)7723.857969.697861.91内外漏、低压缸及其它因素影响热耗率(kJ/kWh)79．66从表2中可以看出，该机通流部分汽封改为布莱登可调式汽封后，热耗率降低了107.78kJ／kW.h，扣除内外漏、低压缸及其它因素影响热耗率79.66kJ／kW.h，降低煤耗2.15g/kWh，若按单台机年发电量15亿kWh，则每年可节约标煤3225吨，按标煤价格1000元/吨计算，约合人民币322.5万元，这次改造费用为120万元，仅考虑节约煤计算收益，则5个月即可收回投资。3结语本次利用中修机会，在汽轮机节能工作方面虽然取得了一些成绩，但因中修工期较短，很多工作没有能够进行，如高压缸通流部分固定镶嵌式汽封的更换，调节级动叶固定单齿汽封的更换，高压缸排汽平衡活塞阻汽片的增加等。通过对标指标分析，汽轮机的节能潜力还很大。对#1机组明年中修节能管理方面的指导意义重大。今后节能工作任务会更加严峻，道路会很漫长，节能工作还需要认真细致的进行，而且发电企业的设备安全也是节能方面很重要的一部分，安全稳定运行是最好的节能，今后的节能工作在提高设备节能的同时，还要解决设备的安全可靠性，以保证机组安全高效的运行。参考文献：[1]李学,陈正佩.汽轮机末级叶片、隔板及布莱登汽封改造[J].发电设备,2007,(5).