火电企业汽轮机及其辅机节能类改造技术

火电企业汽轮机及其辅机节能类改造推荐技术1汽轮机通流综合性改造早期制造的汽轮机存在如下问题：叶片型线设计技术落后，叶型损失大、二次流损失大、叶片级效率低；汽封漏汽损失大；汽缸内其它密封面漏汽；通流部分老化等问题。汽轮机的设计热耗在7900-8100kJ/kWh之间，实际运行热耗大都在8300-8500kJ/kWh。汽轮机厂广泛应用全三维气动优化设计技术流畅设计，静叶采用后加载叶型、复合弯扭叶片，动叶沿叶高反扭，优化参数沿叶高的分布，大幅减小径向和端部二次流损失，型线速度分布合理，分离现象被有效抑制，激波损失小；改进传统设计技术，降低汽封漏汽损失；提高末级根部反动度，利于变工况运行，提高机组低负荷工况运行的稳定性和经济性，改善机组调峰性能；末级叶片采用先进的自带围带自锁结构，提高叶片安全可靠性。采用新技术改造后，机组热耗率降低，设计热耗在7800-7900kJ/kWh之间，验收热耗在7800-8000kJ/kWh。通流部分技改一般从以下几方面入手：高中压缸部分改造1、调节级子午面收缩静叶栅高压缸调节级中采用了子午面收缩静叶栅，可使调节级效率提高1.7%。2、新型优化高效静叶叶型新设计的高、中压缸压力级隔板静叶片采用投标方新型优化高效静叶叶型优化新叶型。3、弯扭静叶片中压缸隔板静叶全部采用弯扭静叶片。4、蒸汽流向改进将调节级的反向流动改为正向流动，减少流动损失。5、新型动叶片型线采用新型动叶叶型，速度分布光滑改善了速度分布，减少了动叶损失]。6、自带冠动叶片高中压缸各级动叶片采用自带围带整圈联接，动叶围带加工为内斜外平结构，使子午面形成光顺通道。7、汽封改进所有各级动叶顶部和隔板汽封、过桥汽封，采用先进的汽封，比如布莱登汽封、DAS汽封、蜂窝汽封等，轴端汽封可采用接触式汽封、布莱登汽封、蜂窝汽封等，可减少漏汽损失。8、采用焊接钢隔板新设计隔板全部采用焊接钢隔板。焊接钢隔板材质好、叶栅部分加工精度高，能保证静叶栅达到设计气动热力性能，并可延长隔板使用寿命。低压缸部分1、弯扭静叶片低压缸隔板静叶全部采用弯扭静叶片。2、新型动叶叶型采用新型动叶叶型，速度分布光滑改善了速度分布，减少了动叶损失，采用进口五轴联动数控机床铣制加工，确保叶片型线精度。末级、次末级叶片采用0Cr17Ni4Cu4Nb材料，其材料综合性能较高，并焊接整条司太立合金片，提高抗水蚀能力。3、自带围带低压各级动叶顶部均为自带围带、内斜外平结构，动叶片形成整圈联接，安全可靠，通流子午面光顺损失减少。4、采用焊接钢隔板新设计隔板全部采用焊接钢隔板。焊接钢隔板材质好、叶栅部分加工精度高，能保证静叶栅达到设计气动热力性能，并可延长隔板使用寿命。5、汽封改造低压叶顶部汽封均由增加汽封齿，以减少漏汽损失。隔板汽封可采用蜂窝汽封。6、防水蚀措施机组有中间再热，低压缸设计排汽湿度约为7%，因此低压末级防水蚀情况与无再热机组相比不很突出。新设计中除继续采用常规方式的防水蚀措施（设置疏水槽）外，主要通过末级动叶进汽侧焊整条司太立合金片，同时叶片材料采用综合性能更为优良的马氏体沉淀强化不锈钢材料（0Cr17Ni4Cu4Nb）；次末级叶顶汽封采用蜂窝汽封。另外，在通流气动设计时提高末级根部反动度，改善末级气动性能，更好的防止了在低负荷时末级根部通常容易出现的脱流和倒流以及由此带来的动叶根部出汽边水蚀现象，大大提高了低压缸运行安全可靠性，增强了机组调峰运行能力。2喷嘴组及通流部分汽封结构综合改造改造高压缸喷嘴组：达到提高低负荷时主蒸汽的压力并提高高缸效率目的，使机组循环效率提高。改造通流部分汽封结构：提高通流效率。（1）600MW汽轮机喷嘴组技术改造改造内容：在调节级动叶、高压内缸、喷嘴室保持不变的情况下，更换汽轮机喷嘴组及其附件。技术措施：优化喷嘴组静叶及子午面收缩型线；完善调节级密封结构，缩小汽封间隙；合理缩小喷嘴组通流面积；改进喷嘴组汽道加工工艺，提高加工精度；采用定制式设计技术，改进喷嘴组的装配工艺，确保调节级动静叶片匹配良好。适用机型：上汽191型、192型、A157型、C157型等。改造效果：3VWO工况下调节级效率≥60%；发电煤耗降低1.2g/kWh；部分负荷工况下机组的热力性能得到明显改善。若配合实施汽轮机高、中、低压汽封改造，可以降低机组发电煤耗4g/kWh以上。（2）反动式300MW汽轮机喷嘴组技术改造改造内容：在调节级动叶、高压内缸、喷嘴室保持不变的情况下，更换汽轮机喷嘴组及其附件。技术措施：优化喷嘴组静叶及子午面收缩型线；增加叶顶汽封齿数，缩小汽封间隙；合理缩小喷嘴组通流面积；改进喷嘴组汽道加工工艺，提高加工精度；采用高性能等级材质，提高喷嘴组静叶抗固体颗粒冲蚀的能力；采用定制式设计技术，改进喷嘴组的装配工艺，确保调节级动静叶片匹配良好。适用机型：上汽A156~F156、H156、K156、N156、C153型、哈汽73、73A、73B型等（注：包括已实施通流改造的上述类型汽轮机）。改造效果：5VWO工况下（K156型，3VWO工况下），调节级效率≥62%；发电煤耗降低2g/kWh；部分负荷工况下机组的热力性能得到明显改善。若配合实施汽轮机高、中、低压汽封改造，可以降低机组发电煤耗5~8g/kWh。（3）东汽-8型300MW汽轮机喷嘴组技术改造改造内容：在调节级动叶、高压内缸保持不变的情况下，更换汽轮机喷嘴室（若为非焊接结构，则不更换喷嘴室）、喷嘴组及其附件。技术措施：采用子午面收缩调节级静叶栅；优化喷嘴组静叶型线；增加叶顶汽封齿数，缩小汽封间隙；合理缩小喷嘴组通流面积；改进喷嘴组汽道加工工艺，提高加工精度；改进喷嘴组与喷嘴室的焊接工艺，减少焊接变形；采用定制式设计技术，确保调节级动静叶片匹配良好。适用机型：东汽-8型300MW汽轮机。预期改造效果：3VWO工况下调节级效率≥60%；发电煤耗降低2g/kWh；低负荷工况下机组的热力性能得到明显改善。（4）200MW汽轮机喷嘴组技术改造改造内容：在调节级动叶、高压内缸、喷嘴室保持不变的情况下，更换汽轮机喷嘴组及其附件。技术措施：优化喷嘴组静叶及子午面收缩型线；完善调节级密封结构，减少汽封漏汽；合理缩小喷嘴组通流面积；改进喷嘴组汽道加工工艺，提高加工精度；采用定制式设计技术，改进喷嘴组的装配工艺，确保调节级动静叶片匹配良好。适用机型：北重N12C型、东汽D05、D09型、哈汽74B型等。改造效果：3VWO工况下调节级效率≥58%；发电煤耗降低2g/kWh；低负荷工况下机组的热力性能得到明显改善。（5）300MW及以下容量汽轮机叶顶汽封技术改造改造内容：高、中、低压叶顶汽封。技术措施：将高、中、低压叶顶镶片式汽封改造为可退让式汽封，采用高性能柱形弹簧保证汽封具有良好的可退让性，合理设计汽封结构，适当缩小叶顶汽封间隙。适用机型：东汽300MW、各种类型的200MW、135MW、100MW汽轮机。改造效果：高、中、低压缸效率提高相对1%。3外置式高加蒸汽冷却器目前机组利用小时数较低，机组在低负荷工况运行经济性降低，低负荷工况运行给水温度也低于满负荷工况额定值，在设计工况下提高给水温度有利于提高机组经济性。通过增加一个独立的换热器----外置式蒸汽冷却器，对回热系统的加热器配置多路压力不同的汽源，在机组负荷高的时候利用高负荷汽源（例如现有技术的正常抽汽），在机组负荷低的时候，将压力随负荷变低的汽源改为压力较高的汽源，充分利用回热系统设备的换热面积，从而可以提高回热系统在低负荷工况的给水回热温度，使其接近最佳回水温度，增加热力系统回热量，改善热力循环效率，从而提高机组在低负荷工况的热力循环效率。通过本技术，机组全负荷运行范围的综合效率得到提高。外置式蒸汽冷却器的连接方式分为并联和串联两种。串联蒸汽冷却器，其优点是进水温度高，换热过程平均温差小，缺点是增加了给水系统的阻力。并联蒸汽冷却器，其优点是能相对减少给水系统阻力，缺点是进水温度较串联时低，传热温差大，同时给水分流后进入下一级加热器的主给水流量减少，相应的回热抽汽量有所减少，热经济性较串联差。外置式蒸汽冷却器低负荷工况下提高给水温度的同时也使排烟温度提高，会影响锅炉效率，要采取相应的降低排烟温度措施，因此外置式蒸汽冷却器设置的经济性要综合考虑。外置式蒸汽冷却器设置的更重要目的是提高给水温度的同时也使锅炉尾部的烟气温度相应提高，有利于解决低负荷工况烟气温度降低后脱硝效率下降甚至脱硝不能投运的问题，有利于改善空预器和尾部烟道低温腐蚀问题，有更好的环保效益。4冷端综合性改造汽轮机冷端设备改造分以下几部分（1）冷却塔配水和填料改造冷却塔配水的好坏直接影响着填料能否被合理有效的利用，空气和热水热质交换进行的程度，进而影响到出塔水温。通过合适的配水，使之与配风相协调，因而传热均匀，减小了熵增，提高了塔的冷却效率。实验表明，采用高效喷嘴、合理的配水方式可使冷却塔的出塔水温比均匀配水降低了1.4

℃，塔的冷却效率提高了5.5%。（2）凝汽器的优化改造通过对凝汽器管束的优化布置，可以提高凝汽器的换热效率，降低凝汽器的端差及凝结水过冷度，从而提高机组的真空并减少冷端损失。（3）胶球系统优化改造通过对收球网、收球室、收球泵及管路的优化，减少堵球、跑球、卡球现象，从而提高胶球收球率，保证了凝汽器管路的清晰效果，从而提高机组的真空并减少冷端损失。（4）循环水泵双速、变频改造和叶轮优化在冷却水进口温度和机组负荷一定的条件下，凝汽器真空随冷却水流量的改变而改变，而冷却水的流量变化通过调整循环水泵运行方式进行调节，凝汽器真空存有最佳值,因此将循环水泵改为双速或进行变频调节，以及通过优化叶轮来实现改变循环水量的变化，使其真空尽可能达到最佳值。（5）真空泵冷却水系统优化改造真空泵为容积泵，工作介质的温度高低直接影响真空泵的出力和效率，因此真空泵冷却水应采用温度更低的冷却水，一般进行冷却水源改造，或加装制冷装置（适合环境温度高于35℃地区）。（6）空冷岛采用喷淋降温技术空冷机组夏季背压高，一方面影响机组热耗，另一方面影响机组带负荷，因此空冷岛普遍采用尖峰喷淋装置，夏季来临进行喷淋降温。（7）空冷岛采用冬季防冻监控系统针对直接空冷系统在冬季出现的防冻问题，以数学模型为基础，以基管内壁平均温度与过冷度为判断基准，准确计算出空冷岛结冰时对应的机组背压，编制出空冷防冻及背压优化运行指导系统，该系统在保证机组空冷系统不结冰的情况下，可使机组运行背压降低1KPa左右，项目具有较高的经济效益。（8）空冷三角形散热器加装导流板由于空冷风机的出口流速为旋转的切向流动，所以导致进入三角形散热面的冷却风流速很不均匀，局部处于旋转涡动中，使换热效果严重恶化，所以增加导流板引导风的动能合理利用，使整个换热面的流场分布均匀，换热均匀性和换热能力提高，一般可以使汽轮机的排汽温度下降1.4℃，真空提高1.6KPa。（9）夏季一机两塔运行冬季两机一塔运行对于利用小时数较低地区，进行循环水母管制改造，连接两机的循环水进水母管和出水母管，再优化循环水运行方式，夏季一机两塔运行，有效降低循环水温度，冬季两机一塔运行，有效防冻。5热力系统优化及疏水系统完善化改造汽轮机组热力系统与疏水系统设计复杂，冗余系统较多，甚至存在设计、安装错误，影响机组的安全经济运行。对热力系统的简化是从系统的设计上降低不必要的能量损失进而提高机组经济性的有效途径，一般可以在主蒸汽和再热蒸汽管道疏水、汽机本体疏水、各段抽汽管道疏水、轴封溢流、给水管路等处进行优化改造。根据原热力系统内漏严重程度和系统不合理程度，预计改造后供电标准煤耗率会有1g/kWh～３g/kWh的下降幅度。热力系统优化可遵循的几条改造原则：根据机组设计、安装、现场布置和运行性能机组实际运行、操作方式及存在问题，对影响机组运行安全、经济性的设备及系统进行改进。（1）凡是机组投运以来一直未使用、检修过的阀门、系统及设备应取消。（2）可以通过适当改变运行操作方式就可以不用的阀门、系统及设备应取消。（3）原设计为了满足机组某种运行工况或方式而设计安装的阀门、系统及设备，经运行实践，而无法实现这些方式，其阀门和系统应取消。（4）根据工质的能级品位，对原工质利用不合理的系统进行改造。具体执行措施：（1）机组在各种不同的工况下运行，疏水系统应能防止可能的汽轮机进水和汽轮机本体的不正常积水，并满足系统暖管和热备用要求；（2）为防止疏水阀门泄漏，造成阀芯吹损，各疏水气动或电动阀门后应加装一手动截止阀。为不降低机组运行操作的自动化程度，正常工况下手动截止阀应处于全开状态。当气动或电动疏水阀出现内漏，而无处理条件时，可作为临时措施，关闭手动截止阀。机组启、停过程中，手动截止阀操作方式按照改进后修订的运行操作规程进行；（3）对于运行中处于热备用的管道或设备，在用汽设备的入口门前应暖管，暖管采用组合型自动疏水器方式，而不采用节流疏水孔板连续疏水方式；（4）接至管道扩容