火電企業(yè)汽輪機及其輔機節(jié)能類改造技術(shù)

火電企業(yè)汽輪機及其輔機節(jié)能類改造推薦技術(shù)1汽輪機通流綜合性改造早期制造的汽輪機存在如下問題：葉片型線設(shè)計技術(shù)落后，葉型損失大、二次流損失大、葉片級效率低；汽封漏汽損失大；汽缸內(nèi)其它密封面漏汽；通流部分老化等問題。汽輪機的設(shè)計熱耗在7900-8100kJ/kWh之間，實際運行熱耗大都在8300-8500kJ/kWh。汽輪機廠廣泛應(yīng)用全三維氣動優(yōu)化設(shè)計技術(shù)流暢設(shè)計，靜葉采用后加載葉型、復(fù)合彎扭葉片，動葉沿葉高反扭，優(yōu)化參數(shù)沿葉高的分布，大幅減小徑向和端部二次流損失，型線速度分布合理，分離現(xiàn)象被有效抑制，激波損失??；改進傳統(tǒng)設(shè)計技術(shù)，降低汽封漏汽損失；提高末級根部反動度，利于變工況運行，提高機組低負(fù)荷工況運行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性，改善機組調(diào)峰性能；末級葉片采用先進的自帶圍帶自鎖結(jié)構(gòu)，提高葉片安全可靠性。采用新技術(shù)改造后，機組熱耗率降低，設(shè)計熱耗在7800-7900kJ/kWh之間，驗收熱耗在7800-8000kJ/kWh。通流部分技改一般從以下幾方面入手：高中壓缸部分改造1、調(diào)節(jié)級子午面收縮靜葉柵高壓缸調(diào)節(jié)級中采用了子午面收縮靜葉柵，可使調(diào)節(jié)級效率提高1.7%。2、新型優(yōu)化高效靜葉葉型新設(shè)計的高、中壓缸壓力級隔板靜葉片采用投標(biāo)方新型優(yōu)化高效靜葉葉型優(yōu)化新葉型。3、彎扭靜葉片中壓缸隔板靜葉全部采用彎扭靜葉片。4、蒸汽流向改進將調(diào)節(jié)級的反向流動改為正向流動，減少流動損失。5、新型動葉片型線采用新型動葉葉型，速度分布光滑改善了速度分布，減少了動葉損失]。6、自帶冠動葉片高中壓缸各級動葉片采用自帶圍帶整圈聯(lián)接，動葉圍帶加工為內(nèi)斜外平結(jié)構(gòu)，使子午面形成光順通道。7、汽封改進所有各級動葉頂部和隔板汽封、過橋汽封，采用先進的汽封，比如布萊登汽封、DAS汽封、蜂窩汽封等，軸端汽封可采用接觸式汽封、布萊登汽封、蜂窩汽封等，可減少漏汽損失。8、采用焊接鋼隔板新設(shè)計隔板全部采用焊接鋼隔板。焊接鋼隔板材質(zhì)好、葉柵部分加工精度高，能保證靜葉柵達到設(shè)計氣動熱力性能，并可延長隔板使用壽命。低壓缸部分1、彎扭靜葉片低壓缸隔板靜葉全部采用彎扭靜葉片。2、新型動葉葉型采用新型動葉葉型，速度分布光滑改善了速度分布，減少了動葉損失，采用進口五軸聯(lián)動數(shù)控機床銑制加工，確保葉片型線精度。末級、次末級葉片采用0Cr17Ni4Cu4Nb材料，其材料綜合性能較高，并焊接整條司太立合金片，提高抗水蝕能力。3、自帶圍帶低壓各級動葉頂部均為自帶圍帶、內(nèi)斜外平結(jié)構(gòu)，動葉片形成整圈聯(lián)接，安全可靠，通流子午面光順損失減少。4、采用焊接鋼隔板新設(shè)計隔板全部采用焊接鋼隔板。焊接鋼隔板材質(zhì)好、葉柵部分加工精度高，能保證靜葉柵達到設(shè)計氣動熱力性能，并可延長隔板使用壽命。5、汽封改造低壓葉頂部汽封均由增加汽封齒，以減少漏汽損失。隔板汽封可采用蜂窩汽封。6、防水蝕措施機組有中間再熱，低壓缸設(shè)計排汽濕度約為7%，因此低壓末級防水蝕情況與無再熱機組相比不很突出。新設(shè)計中除繼續(xù)采用常規(guī)方式的防水蝕措施（設(shè)置疏水槽）外，主要通過末級動葉進汽側(cè)焊整條司太立合金片，同時葉片材料采用綜合性能更為優(yōu)良的馬氏體沉淀強化不銹鋼材料（0Cr17Ni4Cu4Nb）；次末級葉頂汽封采用蜂窩汽封。另外，在通流氣動設(shè)計時提高末級根部反動度，改善末級氣動性能，更好的防止了在低負(fù)荷時末級根部通常容易出現(xiàn)的脫流和倒流以及由此帶來的動葉根部出汽邊水蝕現(xiàn)象，大大提高了低壓缸運行安全可靠性，增強了機組調(diào)峰運行能力。2噴嘴組及通流部分汽封結(jié)構(gòu)綜合改造改造高壓缸噴嘴組：達到提高低負(fù)荷時主蒸汽的壓力并提高高缸效率目的，使機組循環(huán)效率提高。改造通流部分汽封結(jié)構(gòu)：提高通流效率。（1）600MW汽輪機噴嘴組技術(shù)改造改造內(nèi)容：在調(diào)節(jié)級動葉、高壓內(nèi)缸、噴嘴室保持不變的情況下，更換汽輪機噴嘴組及其附件。技術(shù)措施：優(yōu)化噴嘴組靜葉及子午面收縮型線；完善調(diào)節(jié)級密封結(jié)構(gòu)，縮小汽封間隙；合理縮小噴嘴組通流面積；改進噴嘴組汽道加工工藝，提高加工精度；采用定制式設(shè)計技術(shù)，改進噴嘴組的裝配工藝，確保調(diào)節(jié)級動靜葉片匹配良好。適用機型：上汽191型、192型、A157型、C157型等。改造效果：3VWO工況下調(diào)節(jié)級效率≥60%；發(fā)電煤耗降低1.2g/kWh；部分負(fù)荷工況下機組的熱力性能得到明顯改善。若配合實施汽輪機高、中、低壓汽封改造，可以降低機組發(fā)電煤耗4g/kWh以上。（2）反動式300MW汽輪機噴嘴組技術(shù)改造改造內(nèi)容：在調(diào)節(jié)級動葉、高壓內(nèi)缸、噴嘴室保持不變的情況下，更換汽輪機噴嘴組及其附件。技術(shù)措施：優(yōu)化噴嘴組靜葉及子午面收縮型線；增加葉頂汽封齒數(shù)，縮小汽封間隙；合理縮小噴嘴組通流面積；改進噴嘴組汽道加工工藝，提高加工精度；采用高性能等級材質(zhì)，提高噴嘴組靜葉抗固體顆粒沖蝕的能力；采用定制式設(shè)計技術(shù)，改進噴嘴組的裝配工藝，確保調(diào)節(jié)級動靜葉片匹配良好。適用機型：上汽A156~F156、H156、K156、N156、C153型、哈汽73、73A、73B型等（注：包括已實施通流改造的上述類型汽輪機）。改造效果：5VWO工況下（K156型，3VWO工況下），調(diào)節(jié)級效率≥62%；發(fā)電煤耗降低2g/kWh；部分負(fù)荷工況下機組的熱力性能得到明顯改善。若配合實施汽輪機高、中、低壓汽封改造，可以降低機組發(fā)電煤耗5~8g/kWh。（3）東汽-8型300MW汽輪機噴嘴組技術(shù)改造改造內(nèi)容：在調(diào)節(jié)級動葉、高壓內(nèi)缸保持不變的情況下，更換汽輪機噴嘴室（若為非焊接結(jié)構(gòu)，則不更換噴嘴室）、噴嘴組及其附件。技術(shù)措施：采用子午面收縮調(diào)節(jié)級靜葉柵；優(yōu)化噴嘴組靜葉型線；增加葉頂汽封齒數(shù)，縮小汽封間隙；合理縮小噴嘴組通流面積；改進噴嘴組汽道加工工藝，提高加工精度；改進噴嘴組與噴嘴室的焊接工藝，減少焊接變形；采用定制式設(shè)計技術(shù)，確保調(diào)節(jié)級動靜葉片匹配良好。適用機型：東汽-8型300MW汽輪機。預(yù)期改造效果：3VWO工況下調(diào)節(jié)級效率≥60%；發(fā)電煤耗降低2g/kWh；低負(fù)荷工況下機組的熱力性能得到明顯改善。（4）200MW汽輪機噴嘴組技術(shù)改造改造內(nèi)容：在調(diào)節(jié)級動葉、高壓內(nèi)缸、噴嘴室保持不變的情況下，更換汽輪機噴嘴組及其附件。技術(shù)措施：優(yōu)化噴嘴組靜葉及子午面收縮型線；完善調(diào)節(jié)級密封結(jié)構(gòu)，減少汽封漏汽；合理縮小噴嘴組通流面積；改進噴嘴組汽道加工工藝，提高加工精度；采用定制式設(shè)計技術(shù)，改進噴嘴組的裝配工藝，確保調(diào)節(jié)級動靜葉片匹配良好。適用機型：北重N12C型、東汽D05、D09型、哈汽74B型等。改造效果：3VWO工況下調(diào)節(jié)級效率≥58%；發(fā)電煤耗降低2g/kWh；低負(fù)荷工況下機組的熱力性能得到明顯改善。（5）300MW及以下容量汽輪機葉頂汽封技術(shù)改造改造內(nèi)容：高、中、低壓葉頂汽封。技術(shù)措施：將高、中、低壓葉頂鑲片式汽封改造為可退讓式汽封，采用高性能柱形彈簧保證汽封具有良好的可退讓性，合理設(shè)計汽封結(jié)構(gòu)，適當(dāng)縮小葉頂汽封間隙。適用機型：東汽300MW、各種類型的200MW、135MW、100MW汽輪機。改造效果：高、中、低壓缸效率提高相對1%。3外置式高加蒸汽冷卻器目前機組利用小時數(shù)較低，機組在低負(fù)荷工況運行經(jīng)濟性降低，低負(fù)荷工況運行給水溫度也低于滿負(fù)荷工況額定值，在設(shè)計工況下提高給水溫度有利于提高機組經(jīng)濟性。通過增加一個獨立的換熱器----外置式蒸汽冷卻器，對回?zé)嵯到y(tǒng)的加熱器配置多路壓力不同的汽源，在機組負(fù)荷高的時候利用高負(fù)荷汽源（例如現(xiàn)有技術(shù)的正常抽汽），在機組負(fù)荷低的時候，將壓力隨負(fù)荷變低的汽源改為壓力較高的汽源，充分利用回?zé)嵯到y(tǒng)設(shè)備的換熱面積，從而可以提高回?zé)嵯到y(tǒng)在低負(fù)荷工況的給水回?zé)釡囟?，使其接近最佳回水溫度，增加熱力系統(tǒng)回?zé)崃?，改善熱力循環(huán)效率，從而提高機組在低負(fù)荷工況的熱力循環(huán)效率。通過本技術(shù)，機組全負(fù)荷運行范圍的綜合效率得到提高。外置式蒸汽冷卻器的連接方式分為并聯(lián)和串聯(lián)兩種。串聯(lián)蒸汽冷卻器，其優(yōu)點是進水溫度高，換熱過程平均溫差小，缺點是增加了給水系統(tǒng)的阻力。并聯(lián)蒸汽冷卻器，其優(yōu)點是能相對減少給水系統(tǒng)阻力，缺點是進水溫度較串聯(lián)時低，傳熱溫差大，同時給水分流后進入下一級加熱器的主給水流量減少，相應(yīng)的回?zé)岢槠坑兴鶞p少，熱經(jīng)濟性較串聯(lián)差。外置式蒸汽冷卻器低負(fù)荷工況下提高給水溫度的同時也使排煙溫度提高，會影響鍋爐效率，要采取相應(yīng)的降低排煙溫度措施，因此外置式蒸汽冷卻器設(shè)置的經(jīng)濟性要綜合考慮。外置式蒸汽冷卻器設(shè)置的更重要目的是提高給水溫度的同時也使鍋爐尾部的煙氣溫度相應(yīng)提高，有利于解決低負(fù)荷工況煙氣溫度降低后脫硝效率下降甚至脫硝不能投運的問題，有利于改善空預(yù)器和尾部煙道低溫腐蝕問題，有更好的環(huán)保效益。4冷端綜合性改造汽輪機冷端設(shè)備改造分以下幾部分（1）冷卻塔配水和填料改造冷卻塔配水的好壞直接影響著填料能否被合理有效的利用，空氣和熱水熱質(zhì)交換進行的程度，進而影響到出塔水溫。通過合適的配水，使之與配風(fēng)相協(xié)調(diào)，因而傳熱均勻，減小了熵增，提高了塔的冷卻效率。實驗表明，采用高效噴嘴、合理的配水方式可使冷卻塔的出塔水溫比均勻配水降低了1.4

℃，塔的冷卻效率提高了5.5%。（2）凝汽器的優(yōu)化改造通過對凝汽器管束的優(yōu)化布置，可以提高凝汽器的換熱效率，降低凝汽器的端差及凝結(jié)水過冷度，從而提高機組的真空并減少冷端損失。（3）膠球系統(tǒng)優(yōu)化改造通過對收球網(wǎng)、收球室、收球泵及管路的優(yōu)化，減少堵球、跑球、卡球現(xiàn)象，從而提高膠球收球率，保證了凝汽器管路的清晰效果，從而提高機組的真空并減少冷端損失。（4）循環(huán)水泵雙速、變頻改造和葉輪優(yōu)化在冷卻水進口溫度和機組負(fù)荷一定的條件下，凝汽器真空隨冷卻水流量的改變而改變，而冷卻水的流量變化通過調(diào)整循環(huán)水泵運行方式進行調(diào)節(jié)，凝汽器真空存有最佳值,因此將循環(huán)水泵改為雙速或進行變頻調(diào)節(jié)，以及通過優(yōu)化葉輪來實現(xiàn)改變循環(huán)水量的變化，使其真空盡可能達到最佳值。（5）真空泵冷卻水系統(tǒng)優(yōu)化改造真空泵為容積泵，工作介質(zhì)的溫度高低直接影響真空泵的出力和效率，因此真空泵冷卻水應(yīng)采用溫度更低的冷卻水，一般進行冷卻水源改造，或加裝制冷裝置（適合環(huán)境溫度高于35℃地區(qū)）。（6）空冷島采用噴淋降溫技術(shù)空冷機組夏季背壓高，一方面影響機組熱耗，另一方面影響機組帶負(fù)荷，因此空冷島普遍采用尖峰噴淋裝置，夏季來臨進行噴淋降溫。（7）空冷島采用冬季防凍監(jiān)控系統(tǒng)針對直接空冷系統(tǒng)在冬季出現(xiàn)的防凍問題，以數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，以基管內(nèi)壁平均溫度與過冷度為判斷基準(zhǔn)，準(zhǔn)確計算出空冷島結(jié)冰時對應(yīng)的機組背壓，編制出空冷防凍及背壓優(yōu)化運行指導(dǎo)系統(tǒng)，該系統(tǒng)在保證機組空冷系統(tǒng)不結(jié)冰的情況下，可使機組運行背壓降低1KPa左右，項目具有較高的經(jīng)濟效益。（8）空冷三角形散熱器加裝導(dǎo)流板由于空冷風(fēng)機的出口流速為旋轉(zhuǎn)的切向流動，所以導(dǎo)致進入三角形散熱面的冷卻風(fēng)流速很不均勻，局部處于旋轉(zhuǎn)渦動中，使換熱效果嚴(yán)重惡化，所以增加導(dǎo)流板引導(dǎo)風(fēng)的動能合理利用，使整個換熱面的流場分布均勻，換熱均勻性和換熱能力提高，一般可以使汽輪機的排汽溫度下降1.4℃，真空提高1.6KPa。（9）夏季一機兩塔運行冬季兩機一塔運行對于利用小時數(shù)較低地區(qū)，進行循環(huán)水母管制改造，連接兩機的循環(huán)水進水母管和出水母管，再優(yōu)化循環(huán)水運行方式，夏季一機兩塔運行，有效降低循環(huán)水溫度，冬季兩機一塔運行，有效防凍。5熱力系統(tǒng)優(yōu)化及疏水系統(tǒng)完善化改造汽輪機組熱力系統(tǒng)與疏水系統(tǒng)設(shè)計復(fù)雜，冗余系統(tǒng)較多，甚至存在設(shè)計、安裝錯誤，影響機組的安全經(jīng)濟運行。對熱力系統(tǒng)的簡化是從系統(tǒng)的設(shè)計上降低不必要的能量損失進而提高機組經(jīng)濟性的有效途徑，一般可以在主蒸汽和再熱蒸汽管道疏水、汽機本體疏水、各段抽汽管道疏水、軸封溢流、給水管路等處進行優(yōu)化改造。根據(jù)原熱力系統(tǒng)內(nèi)漏嚴(yán)重程度和系統(tǒng)不合理程度，預(yù)計改造后供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率會有1g/kWh～３g/kWh的下降幅度。熱力系統(tǒng)優(yōu)化可遵循的幾條改造原則：根據(jù)機組設(shè)計、安裝、現(xiàn)場布置和運行性能機組實際運行、操作方式及存在問題，對影響機組運行安全、經(jīng)濟性的設(shè)備及系統(tǒng)進行改進。（1）凡是機組投運以來一直未使用、檢修過的閥門、系統(tǒng)及設(shè)備應(yīng)取消。（2）可以通過適當(dāng)改變運行操作方式就可以不用的閥門、系統(tǒng)及設(shè)備應(yīng)取消。（3）原設(shè)計為了滿足機組某種運行工況或方式而設(shè)計安裝的閥門、系統(tǒng)及設(shè)備，經(jīng)運行實踐，而無法實現(xiàn)這些方式，其閥門和系統(tǒng)應(yīng)取消。（4）根據(jù)工質(zhì)的能級品位，對原工質(zhì)利用不合理的系統(tǒng)進行改造。具體執(zhí)行措施：（1）機組在各種不同的工況下運行，疏水系統(tǒng)應(yīng)能防止可能的汽輪機進水和汽輪機本體的不正常積水，并滿足系統(tǒng)暖管和熱備用要求；（2）為防止疏水閥門泄漏，造成閥芯吹損，各疏水氣動或電動閥門后應(yīng)加裝一手動截止閥。為不降低機組運行操作的自動化程度，正常工況下手動截止閥應(yīng)處于全開狀態(tài)。當(dāng)氣動或電動疏水閥出現(xiàn)內(nèi)漏，而無處理條件時，可作為臨時措施，關(guān)閉手動截止閥。機組啟、停過程中，手動截止閥操作方式按照改進后修訂的運行操作規(guī)程進行；（3）對于運行中處于熱備用的管道或設(shè)備，在用汽設(shè)備的入口門前應(yīng)暖管，暖管采用組合型自動疏水器方式，而不采用節(jié)流疏水孔板連續(xù)疏水方式；（4）接至管道擴容