国产引进型300MW汽轮机组降耗措施研究

国产引进型300MW汽轮机组降耗措施研究

摘要：针对国产引进型300MW汽轮机投产后普遍存在的实际运行能耗高的问题，从降低汽轮机汽缸内漏、提高汽轮机内效率、对冷端系统进行合理配置及优化运行等方面进行了技术改造，降低了热力系统损耗，提高了机组经济性。

关键词：300MW；汽轮发电机组；经济性；节能降耗措施

0概述

国产引进型300MW汽轮机投产后普遍存在实际运行能耗高的问题，经技术诊断及经济性分析，对汽轮机本体、热力系统、辅机设备、运行方式等提出了整套切实可行的节能降耗应用技术和优化改进方案。1994-2003年先后对9个不同电力设计院设计的珠江、妈湾、双辽、西柏坡、铜陵、曲靖、汉川、嘉兴、石横、吴泾等电厂的32台国产引进型300MW 汽轮机组进行了完善改进。这些机组经完善改进后，发电煤耗率平均下降10g／(kW·h)以上。相同负荷下实际运行与试验结果二者煤耗率相差小于1％，取得了显著的经济效益和社会效益。另又选择哈尔滨汽轮有限责任公司(简称哈汽公司)和上海汽轮机有限公司(简称上汽公司)设计制造已投产的汽轮机组各1台作为依托工程进行示范，仍取得了显著效果。

整套节能降耗应用技术和优化改进方案实施工期可在标准大修期内完成，发电煤耗率每

下降1g／(kW·h)，投资费用20万-25万元，7个月全部收回。该改进方案具有科学合理、切合实际、符合国情、成熟可靠、工期短、投资小、收效大等技术特点。

研究如何提高火力发电厂汽轮机组的经济性问题涉及到汽轮机设计制造、电厂设计、设备安装、检修及维护、电厂运行等方面，是一项较复杂的系统工程。在研究及实施过程中，与科研、设计、安装、运行等有关单位进行了广泛的技术交流与协作，实现了预定的目标。

1 机组技术状况

国产引进型300MW汽轮机组是20世纪80年代初美国西屋公司的汽轮机制造技术，其技术指标是20世纪70年代初的国际先进水平。为提高机组技术水平，上汽公司和哈汽公司在国产化过程中分别采用不同的技术路线对原机型进行了优化设计和改进。截至2001年底已制造135台，现已投入运行100台，其中上汽公司62台，哈汽公司38台。在热力系统设计及辅机配套设备的选型及布置方面，各有关电力设计院根据电厂的技术要求、当地自然条件等，亦有一定的差异。

1.1 设计优化

原西屋公司制造的汽轮机为7级抽汽，引进技术谈判时，考虑到锅炉给水温度偏低，要求增加一级抽汽。西屋公司在不改变高中压缸结构及尺寸的基础上，在高压缸静叶持环上增加了一个抽汽口，并将高压缸原12个压力级改为10级。首台机组由西屋公司设计制造，安装在石横电厂，1987年7月12日正式移交生产。

1.1.1 上汽公司

采用分3步实施优化。第1步优化主要针对高压缸的通流部分，在不改变高中压缸总体结构及尺寸的情况下，将高压缸10个压力级改为11个压力级。调节级采用新叶型，反动级采用8500叶型，叶根改为“T”型，静叶采用扭叶片，优化设计排汽涡壳等，首台安装在吴泾热电厂。第2步优化主要在第1步优化的基础上，针对中、低压缸通流部分，分别以扭转静叶取代原有的直叶片，分别安装在阳逻、外高桥电厂。第3步优化，在前2步优化的基础上，新开发了905mm末级叶片，取代原869mm叶片以增大排汽面积，降低排汽余速损失。针对出力不足，适当增加了高压缸动、静叶片的高度，增大通流能力和出力余量。从1993年3月起陆续在嘉兴、马鞍山、靖远、嵩屿等电厂投运。

1.1.2哈汽公司

哈汽公司在引进初期已开始实施全面优化设计。在不改变高、中压缸总体结构及尺寸的基础上，在高压缸增加2级，采用三元流理论和可控涡技术设计通流部分。动叶用直叶片但修正动叶片进汽边以适应攻角变化。静叶采用扭叶片，调节级采用弯扭联合成型、曲线子午面叶型，末级采用900mm叶片取代原869mm末级叶片。除末2级叶片采用拱型围带外，其他动叶片均采用自带围带等措施。为适应不同排汽压力又开发了末级900mm和1 000mm2种自带围带运行接触式末级长叶片。

1.2 试验状况

汽轮机考核试验的目的是测定汽轮机本身的经济性，试验时严格按有关试验规程，对热力系统进行隔离，系统不明泄漏量小于额定主蒸汽流量的0.1％-0.3％，无补水，汽轮机在阀点运行。而实际运行不可能在试验的条件下运行，由于热力系统不尽完善，使实际运行比考核试验结果能耗要高得多。考核试验所得到的经济性指标还要通过系统修正折算到设计的热力系统，通过参数修正折算到额定的运行参数。通常修正后将进一步拉大实际运行与试验结果的差距，其差值与设备和热力系统是否完善以及能否在设计条件下运行有关。统计结果表明，机组在初终参数和负荷基本相同的条件下运行，实际运行比采取严格隔离后的试验工况，汽耗率要大5％左右，热耗率大4％左右，比试验修正后的热耗率大7％-10％。可见，国产引进型300MW机组设备和热力系统不尽完善是机组实际运行煤耗率普遍偏高的根本原因。

1.3 运行状况

为便于分析国产引进型300MW机组的运行状况，与同类型进口机组的主要经济指标进行了比较。国产引进型300MW汽轮机组与日本三菱公司引进美国西屋公司技术，经优化改进设计后制造的350 MW汽轮机组属同类型机组。1982年以来，我国进口该类型汽轮机组10台，经济指标先进，年平均供电煤耗率一直保持在小于324S／(kW·h)的水平。而国产引进型300MW机组投产后各项经济性指标一直偏低。

据2001年度公布的数据(见表2)可得出：国产引进型机组负荷率低0.77个百分点；厂用电率高0.86个百分点；锅炉效率低0.2个百分点；真空度低1.28个百分点；补水率

1.4.1 热力系统

(1)热力系统设计—，工质有效能的利用不尽合理；(2)设备及热力系统冗余多，疏水系统庞大且控制方式不尽合理易出现内漏；(3)冷端系统及设备不完善，凝汽器真空度偏低，真空严密性达不到规程要求；(4)由于综合因素影响，给水温度偏低或过高偏离最佳设计值；

(5)辅机选型、配套和系统不尽合理导致运行单耗大、厂用电率增高。

1.4.2汽轮机本体

(1)调节级及各段抽汽压力普遍超出设计值，如果限制压力则影响机组出力；(2)缸效率偏低以高压缸最为突出，普遍比设计值低5-8个百分点。而试验中压缸名义效率较高，实际效率却比试验结果低3个百分点左右；(3)各段抽汽温度偏离设计值，以2、3、5、6段抽汽最为突出，比设计值高15-50℃；(4)高、中压转子高温段和结构应力集中区过度冷却，转子内、外及轴向温差大，产生附加温度应力易对转子寿命造成损伤而产生裂纹；

(5)汽缸上、下缸温差大是汽缸发生变形、内缸螺栓易松驰或断裂、结合面漏汽严重的重要原因。由于测点位置设计不当，机组在何种工况以何种方式运行温差最大，且温差大到何种程度无法得知；(6)缸效率下降速度快；(7)高、中压缸各平衡盘及两端部汽封漏汽量较大，以高、中压缸平衡盘汽封漏汽量尤为突出，一般为再热蒸汽流量的4％-5％，比设计值大

2-3个百分点；(8)调节级效率比设计值低15个百分点左右；(9)低负荷顺序阀运行机组轴系稳定性变差等。