660MW机组汽轮机效率低原因分析与处理

660MW机组汽轮机效率低原因分析与处理

徐宁

河南省许昌市禹州市 许昌龙岗发电有限责任公司 邮编：461000

摘要:在治污减霾的巨大压力下,目前国内发电行业的汽轮机组正在向节能减排效果更好的方向发展,本文针对某电厂机组各项性能指标较考核性试验值相比存在一定差距,且运行中存在轴封加热器频繁满水､汽封漏汽进而导致机组汽轮机效率低的问题,进行原因分析｡通过解体检修和现场试验,最终判断为高压主汽门､高压缸漏汽量大,配汽机构临时滤网未拆除所致｡针对上述分析,给出相应处理措施｡实际运行情况表明,所提措施有效､可行｡

关键词:热力试验;漏汽;热耗;经济指标;高压主汽门;高压缸

我国作为资源消耗大国,担负着节约资源､减少排放的重任｡电力生产在国民经济发展中发挥着举足轻重的作用,决定着社会的发展和人类文明的进步,稳定持续的电力供应不仅是整个国家经济发展的基石,还将直接影响着人们的日常生活､学习和工作｡当前面临的一个亟待解决的问题是发电厂汽轮机运行效率偏低,无法长期处于最佳经济工况下运行｡

1机组简介

某发电厂9号机组为高效超超临界､一次中间再热､单轴､四缸四排汽､双背压､九级回热,单抽凝汽式汽轮机,铭牌功率为660MW,额定主蒸汽量为1982.4t/h,额定主蒸汽参数为28.0MPa/600℃,额定再热蒸汽为620℃｡从机头到机尾依次串联,一个单流高压缸､一个双流中压缸及两个双流低压缸｡高压缸呈反向布置(头对中压缸),由12个压力级构成;中压缸有10个压力级;2个低压缸压力级总数为2×2×5级｡高压主汽阀,调节阀悬吊在机头前运行平台下面,通过4根导汽管与高压汽缸相接｡中压联合阀布置在高中压缸两侧,通过中压进汽管与汽缸焊接,并采用浮动式弹簧支架固定在平台上｡

机组自投产以来汽轮机始终保持平稳运行,2017年10月对机组进行性能考核性试验,设计值与试验值如下:设计热耗为7267.00kJ/kWh､考核性试验热耗为7272.82kJ/kWh,高压缸效率考核性试验为84.39%､设计值为88.7%,中压缸效率考核性试验为94.53%,设计值为92.98%｡

在2018年7月进行机组第1次大修前试验,取机组处于660WM工况下的热耗,经二类修正后,为热耗7364.34kJ/kWh,较设计热耗､考核性试验热耗分别高97.34kJ/kWh､91.52kJ/kWh;高压缸修正前试验效率为83.73%,较考核性试验､设计值分别降低0.66%､4.97%,中压缸效率为93.33%,较考核性试验降低1.2%,较设计值高0.35%｡从数据中可以得出,机组运行效率较投产时已明显降低,需通过理论分析,制定相应对策,提高汽机运行的经济性｡

2汽轮机运行效率降低原因

主蒸汽通过高压主汽阀和调节阀进入高压缸,做功后的蒸汽流向高压排汽管,经过再热的蒸汽通过中压联合汽阀进入中压缸,在中压缸内做完功的乏汽通过连通管,进入低压缸｡由于汽轮机始终与蒸汽直接接触,蒸汽的利用效率就成了影响汽轮机组运行经济性的直接原因｡

2.1配汽机构安装工艺标准不高

在整个汽轮机系统中,配汽机构是蒸汽进入汽轮机的最后一道屏障,承受着汽轮机部分最高的工作温度和压力,其工作条件最为恶劣,是保证机组安全启停和运行的关键部件。

主汽门内有一蒸汽滤网防止异物进入汽轮机,在新机试运行阶段,在永久性滤网外面,还临时增加一个细目滤网,以达到更好的过滤效果,从而阻止外界杂质进入汽轮机内部,损坏转子叶片及隔板汽封｡但是基建期间难免会造成焊渣等异物进入蒸汽管道,随着系统的运行,最终堆积在临时的细目滤网上,阻碍机组进汽量,造成配汽机构摆动,机组效率降低｡

2.2汽轮机进汽温度和压力低于设计值

汽轮机的效率与进汽温度压力有着密切的联系,从国内已有的多台600WM和1000WM等级的汽轮机投运情况来看,设计再热温度620℃超(超)临界机组,很少有机组能够长期保持620℃稳定持续运行,主要原因在于,当再热汽温度达到620℃时,多数机组高温再热器管道壁温已超过报警值,设置接近材料极限温度｡对于超超临界机组,设备长期维持额定进汽温度压力运行对保证机组的运行效率尤为重要｡

2.3高压导汽管法兰漏汽严重

高压导汽管的进汽端与出汽端均以焊接形式,将调节阀出汽口与高压缸进汽口相连接,弯头处采用法兰螺栓的结构形式将高压导汽管两部分紧密相连｡通过查阅相关资料发现,高压导汽管法兰漏汽现象时有发生｡造成泄漏的原因多数为以下3种:导汽管法兰垫片不能满足现场要求;安装工艺标准､施工时焊接､紧法兰时产生应力;管道补偿器的热补偿能力不足｡

2.4高压缸结合面变形

汽轮机的缸体为铸件,铸件成型后,必须在室温环境下经过长期放置,确保铸件的尺寸稳定后,再进行机械加工,是防止汽缸变形的有效措施,但近些年我国电力行业发展迅速,汽轮机组供不应求,厂家对铸件的时效处理时间较短,因铸件在铸造过程中的内应力未完全消除,铸件加工成型后将继续变形,造成汽缸结合面凹凸不平,导致汽缸漏汽｡除了制造厂设计､加工处理因素之外,汽缸法兰螺栓预紧力不够,高温密封涂料不佳等因素也会导致汽缸漏汽｡

3汽轮机节能的增效改造

3.1汽轮机节能的增效措施

对于汽轮机组及其附属系统运行时存在的影响经济性和稳定性的问题,比如:汽轮机组热耗高,汽轮机高､中､低压缸运行效率偏低;低压缸排气温度偏高;凝汽器换热效果差,真空度低,凝结水溶氧量偏高;带有液力耦合器调速的转机设备,工作效率偏低,厂用电耗高;真空泵在夏季运行时出力低,容易发生汽蚀缺陷;循环水冷却塔散热效果不佳;机组各热力系统普遍存在阀门内漏的缺陷,热能损失较严重等,分析原因之后可以得到如下解决方案:

①将汽缸原梳齿式汽封换成其他更加科学､密封性效果更好的新型汽封(如:布莱登汽封､刷式汽封､侧齿汽封),同时对各汽封间隙进行合理调整,可以显著提高汽轮机各汽缸的运行效率｡②在低压缸排汽通道内部合理位置和角度上安装一定数量的“排汽导流板”,可有效降低机组低压缸排汽通道汽场分布不均匀的程度,会干扰低压缸排汽二次涡流场的形成,显著增强低压缸排汽扩压能力和凝汽器换热效率,进而提高汽轮机组的运行经济性｡③用内壁光滑的大型热压一体弯头更换掉低压缸导汽管原装焊接“多节型”弯头,是解决汽轮机低压缸导汽管局部阻力大､蒸汽流动损失大的有效手段｡④需要定期对汽轮机组真空系统做严密性实验,积极查找“负压”系统泄漏点并及时消漏;重新设计凝汽器的水封筒高度,能够有效地减少凝汽器真空泄漏量,降低凝结水的溶氧量｡⑤坚持定期在凝汽器水侧投放胶球,加强循环水质监督,在凝汽器循环水入口安装“旋转式二次滤网”装置,都能有效避免其换热管束的堵塞､结垢｡⑥还要提高对阀门内漏治理的重视程度｡对汽轮机组各热力系统普遍存在的阀门内漏缺陷,应该采取更换､研磨､涂镀､堆焊､车削等手段,集中､有效地治理阀门内漏,以提高机组热能利用率｡

3.2汽轮机节能的降耗效果

侧齿式汽封结构较先进,密封效果好,节能效果显著,运行也安全可靠,加工制造工艺成熟,在国内已经较普遍使用,并且改装工艺简便,不用改变原汽封结构,投资少,见效快;刷式汽封是一种柔性密封,刷丝对转子的摩擦振动小,随着转子跳动不改变密封间隙,密封效果好,最适合温度和压力较低的低压缸使用｡解决汽轮机组能耗高､效率低问题的2种主要方法:一是消除设备缺陷,以保持设备的良好出力,提高其运行可靠性,减少因为设备缺陷造成的非停事故,降低因为缺陷引起的各种能量损失;二是利用技术改造和技术革新来提高设备的能源利用效率｡

3.3运行中注意事项

为了防止大型汽轮机汽门因氧化物过多而造成卡涩问题,要定期进行全开全关的全行程汽门活动实验,具体的做法是:先关对应调节汽门后关主汽门;在开启时,先开主汽门,后开对应调节汽门｡高压主汽门及高压调节汽门试验应当允许最大负荷小于75%额定负荷,中压主汽门及中压调节汽门试验允许在额定负荷下进行｡试验时应加强监视各轴承振动,轴向位移,胀差,推力瓦温度和轴承回油温度等参数,保证各项参数都在允许范围内,且变化幅度不大｡

4结语

通过采取所提措施,机组汽轮机运行后一年效率降低的问题得到彻底解决,轴封加热器未出现满水现象,汽封系统漏汽量明显降低,配汽机构活动灵活,未出现卡涩现象,汽轮机各项指标运行良好,达到修前制定的相关指标,提高了机组汽轮机效率,保证了机组的高效稳定运行｡

参考文献:

[1]王攀,现役火力发电机组汽机侧节能优化研究,华北电力大学,2016(6).

[2]夏荣海,火电厂汽轮机组节能技术的应用研究,华北电力大学,2016(6).

[3]曹金梁.发电厂汽轮机的故障分析与解决对策[J].科技展望,2016,26(29):75.