火電企業(yè)汽輪機(jī)及其輔機(jī)節(jié)能類(lèi)改造技術(shù)

火電企業(yè)汽輪機(jī)及其輔機(jī)節(jié)能類(lèi)改造推薦技術(shù)1汽輪機(jī)通流綜合性改造早期制造的汽輪機(jī)存在如下問(wèn)題：葉片型線設(shè)計(jì)技術(shù)落后，葉型損失大、二次流損失大、葉片級(jí)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(wèn)題。汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)熱耗在7900-8100kJ/kWh之間，實(shí)際運(yùn)行熱耗大都在8300-8500kJ/kWh。汽輪機(jī)廠廣泛應(yīng)用全三維氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)流暢設(shè)計(jì)，靜葉采用后加載葉型、復(fù)合彎扭葉片，動(dòng)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(jìn)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)，降低汽封漏汽損失；提高末級(jí)根部反動(dòng)度，利于變工況運(yùn)行，提高機(jī)組低負(fù)荷工況運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，改善機(jī)組調(diào)峰性能；末級(jí)葉片采用先進(jìn)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(jī)組熱耗率降低，設(shè)計(jì)熱耗在7800-7900kJ/kWh之間，驗(yàn)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(jí)子午面收縮靜葉柵高壓缸調(diào)節(jié)級(jí)中采用了子午面收縮靜葉柵，可使調(diào)節(jié)級(jí)效率提高1.7%。2、新型優(yōu)化高效靜葉葉型新設(shè)計(jì)的高、中壓缸壓力級(jí)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(jìn)將調(diào)節(jié)級(jí)的反向流動(dòng)改為正向流動(dòng)，減少流動(dòng)損失。5、新型動(dòng)葉片型線采用新型動(dòng)葉葉型，速度分布光滑改善了速度分布，減少了動(dòng)葉損失]。6、自帶冠動(dòng)葉片高中壓缸各級(jí)動(dòng)葉片采用自帶圍帶整圈聯(lián)接，動(dòng)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(jìn)所有各級(jí)動(dòng)葉頂部和隔板汽封、過(guò)橋汽封，采用先進(jìn)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(jì)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(dá)到設(shè)計(jì)氣動(dòng)熱力性能，并可延長(zhǎng)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(dòng)葉葉型采用新型動(dòng)葉葉型，速度分布光滑改善了速度分布，減少了動(dòng)葉損失，采用進(jìn)口五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床銑制加工，確保葉片型線精度。末級(jí)、次末級(jí)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(jí)動(dòng)葉頂部均為自帶圍帶、內(nèi)斜外平結(jié)構(gòu)，動(dòng)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(jì)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(dá)到設(shè)計(jì)氣動(dòng)熱力性能，并可延長(zhǎng)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(jī)組有中間再熱，低壓缸設(shè)計(jì)排汽濕度約為7%，因此低壓末級(jí)防水蝕情況與無(wú)再熱機(jī)組相比不很突出。新設(shè)計(jì)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(guò)末級(jí)動(dòng)葉進(jìn)汽側(cè)焊整條司太立合金片，同時(shí)葉片材料采用綜合性能更為優(yōu)良的馬氏體沉淀強(qiáng)化不銹鋼材料（0Cr17Ni4Cu4Nb）；次末級(jí)葉頂汽封采用蜂窩汽封。另外，在通流氣動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)提高末級(jí)根部反動(dòng)度，改善末級(jí)氣動(dòng)性能，更好的防止了在低負(fù)荷時(shí)末級(jí)根部通常容易出現(xiàn)的脫流和倒流以及由此帶來(lái)的動(dòng)葉根部出汽邊水蝕現(xiàn)象，大大提高了低壓缸運(yùn)行安全可靠性，增強(qiáng)了機(jī)組調(diào)峰運(yùn)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(dá)到提高低負(fù)荷時(shí)主蒸汽的壓力并提高高缸效率目的，使機(jī)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(jī)噴嘴組技術(shù)改造改造內(nèi)容：在調(diào)節(jié)級(jí)動(dòng)葉、高壓內(nèi)缸、噴嘴室保持不變的情況下，更換汽輪機(jī)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(jí)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(jìn)噴嘴組汽道加工工藝，提高加工精度；采用定制式設(shè)計(jì)技術(shù)，改進(jìn)噴嘴組的裝配工藝，確保調(diào)節(jié)級(jí)動(dòng)靜葉片匹配良好。適用機(jī)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(jí)效率≥60%；發(fā)電煤耗降低1.2g/kWh；部分負(fù)荷工況下機(jī)組的熱力性能得到明顯改善。若配合實(shí)施汽輪機(jī)高、中、低壓汽封改造，可以降低機(jī)組發(fā)電煤耗4g/kWh以上。（2）反動(dòng)式300MW汽輪機(jī)噴嘴組技術(shù)改造改造內(nèi)容：在調(diào)節(jié)級(jí)動(dòng)葉、高壓內(nèi)缸、噴嘴室保持不變的情況下，更換汽輪機(jī)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(jìn)噴嘴組汽道加工工藝，提高加工精度；采用高性能等級(jí)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(jì)技術(shù)，改進(jìn)噴嘴組的裝配工藝，確保調(diào)節(jié)級(jí)動(dòng)靜葉片匹配良好。適用機(jī)型：上汽A156~F156、H156、K156、N156、C153型、哈汽73、73A、73B型等（注：包括已實(shí)施通流改造的上述類(lèi)型汽輪機(jī)）。改造效果：5VWO工況下（K156型，3VWO工況下），調(diào)節(jié)級(jí)效率≥62%；發(fā)電煤耗降低2g/kWh；部分負(fù)荷工況下機(jī)組的熱力性能得到明顯改善。若配合實(shí)施汽輪機(jī)高、中、低壓汽封改造，可以降低機(jī)組發(fā)電煤耗5~8g/kWh。（3）東汽-8型300MW汽輪機(jī)噴嘴組技術(shù)改造改造內(nèi)容：在調(diào)節(jié)級(jí)動(dòng)葉、高壓內(nèi)缸保持不變的情況下，更換汽輪機(jī)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(jí)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(jìn)噴嘴組汽道加工工藝，提高加工精度；改進(jìn)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(jì)技術(shù)，確保調(diào)節(jié)級(jí)動(dòng)靜葉片匹配良好。適用機(jī)型：東汽-8型300MW汽輪機(jī)。預(yù)期改造效果：3VWO工況下調(diào)節(jié)級(jí)效率≥60%；發(fā)電煤耗降低2g/kWh；低負(fù)荷工況下機(jī)組的熱力性能得到明顯改善。（4）200MW汽輪機(jī)噴嘴組技術(shù)改造改造內(nèi)容：在調(diào)節(jié)級(jí)動(dòng)葉、高壓內(nèi)缸、噴嘴室保持不變的情況下，更換汽輪機(jī)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(jí)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(jìn)噴嘴組汽道加工工藝，提高加工精度；采用定制式設(shè)計(jì)技術(shù)，改進(jìn)噴嘴組的裝配工藝，確保調(diào)節(jié)級(jí)動(dòng)靜葉片匹配良好。適用機(jī)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(jí)效率≥58%；發(fā)電煤耗降低2g/kWh；低負(fù)荷工況下機(jī)組的熱力性能得到明顯改善。（5）300MW及以下容量汽輪機(jī)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(jì)汽封結(jié)構(gòu)，適當(dāng)縮小葉頂汽封間隙。適用機(jī)型：東汽300MW、各種類(lèi)型的200MW、135MW、100MW汽輪機(jī)。改造效果：高、中、低壓缸效率提高相對(duì)1%。3外置式高加蒸汽冷卻器目前機(jī)組利用小時(shí)數(shù)較低，機(jī)組在低負(fù)荷工況運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性降低，低負(fù)荷工況運(yùn)行給水溫度也低于滿負(fù)荷工況額定值，在設(shè)計(jì)工況下提高給水溫度有利于提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。通過(guò)增加一個(gè)獨(dú)立的換熱器----外置式蒸汽冷卻器，對(duì)回?zé)嵯到y(tǒng)的加熱器配置多路壓力不同的汽源，在機(jī)組負(fù)荷高的時(shí)候利用高負(fù)荷汽源（例如現(xiàn)有技術(shù)的正常抽汽），在機(jī)組負(fù)荷低的時(shí)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)崃浚纳茻崃ρh(huán)效率，從而提高機(jī)組在低負(fù)荷工況的熱力循環(huán)效率。通過(guò)本技術(shù)，機(jī)組全負(fù)荷運(yùn)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(diǎn)是進(jìn)水溫度高，換熱過(guò)程平均溫差小，缺點(diǎn)是增加了給水系統(tǒng)的阻力。并聯(lián)蒸汽冷卻器，其優(yōu)點(diǎn)是能相對(duì)減少給水系統(tǒng)阻力，缺點(diǎn)是進(jìn)水溫度較串聯(lián)時(shí)低，傳熱溫差大，同時(shí)給水分流后進(jìn)入下一級(jí)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(jì)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(shí)也使排煙溫度提高，會(huì)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(jì)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(shí)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(yùn)的問(wèn)題，有利于改善空預(yù)器和尾部煙道低溫腐蝕問(wèn)題，有更好的環(huán)保效益。4冷端綜合性改造汽輪機(jī)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(jìn)行的程度，進(jìn)而影響到出塔水溫。通過(guò)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(shí)驗(yàn)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(guò)對(duì)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(guò)冷度，從而提高機(jī)組的真空并減少冷端損失。（3）膠球系統(tǒng)優(yōu)化改造通過(guò)對(duì)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(jī)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(jìn)口溫度和機(jī)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(guò)調(diào)整循環(huán)水泵運(yùn)行方式進(jìn)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(jìn)行變頻調(diào)節(jié)，以及通過(guò)優(yōu)化葉輪來(lái)實(shí)現(xiàn)改變循環(huán)水量的變化，使其真空盡可能達(dá)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(jìn)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(jī)組夏季背壓高，一方面影響機(jī)組熱耗，另一方面影響機(jī)組帶負(fù)荷，因此空冷島普遍采用尖峰噴淋裝置，夏季來(lái)臨進(jìn)行噴淋降溫。（7）空冷島采用冬季防凍監(jiān)控系統(tǒng)針對(duì)直接空冷系統(tǒng)在冬季出現(xiàn)的防凍問(wèn)題，以數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，以基管內(nèi)壁平均溫度與過(guò)冷度為判斷基準(zhǔn)，準(zhǔn)確計(jì)算出空冷島結(jié)冰時(shí)對(duì)應(yīng)的機(jī)組背壓，編制出空冷防凍及背壓優(yōu)化運(yùn)行指導(dǎo)系統(tǒng)，該系統(tǒng)在保證機(jī)組空冷系統(tǒng)不結(jié)冰的情況下，可使機(jī)組運(yùn)行背壓降低1KPa左右，項(xiàng)目具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。（8）空冷三角形散熱器加裝導(dǎo)流板由于空冷風(fēng)機(jī)的出口流速為旋轉(zhuǎn)的切向流動(dòng)，所以導(dǎo)致進(jìn)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(dòng)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(dòng)能合理利用，使整個(gè)換熱面的流場(chǎng)分布均勻，換熱均勻性和換熱能力提高，一般可以使汽輪機(jī)的排汽溫度下降1.4℃，真空提高1.6KPa。（9）夏季一機(jī)兩塔運(yùn)行冬季兩機(jī)一塔運(yùn)行對(duì)于利用小時(shí)數(shù)較低地區(qū)，進(jìn)行循環(huán)水母管制改造，連接兩機(jī)的循環(huán)水進(jìn)水母管和出水母管，再優(yōu)化循環(huán)水運(yùn)行方式，夏季一機(jī)兩塔運(yùn)行，有效降低循環(huán)水溫度，冬季兩機(jī)一塔運(yùn)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(jī)組熱力系統(tǒng)與疏水系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，冗余系統(tǒng)較多，甚至存在設(shè)計(jì)、安裝錯(cuò)誤，影響機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。對(duì)熱力系統(tǒng)的簡(jiǎn)化是從系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上降低不必要的能量損失進(jìn)而提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)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(jī)本體疏水、各段抽汽管道疏水、軸封溢流、給水管路等處進(jìn)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(jì)改造后供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率會(huì)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(jī)組設(shè)計(jì)、安裝、現(xiàn)場(chǎng)布置和運(yùn)行性能機(jī)組實(shí)際運(yùn)行、操作方式及存在問(wèn)題，對(duì)影響機(jī)組運(yùn)行安全、經(jīng)濟(jì)性的設(shè)備及系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。（1）凡是機(jī)組投運(yùn)以來(lái)一直未使用、檢修過(guò)的閥門(mén)、系統(tǒng)及設(shè)備應(yīng)取消。（2）可以通過(guò)適當(dāng)改變運(yùn)行操作方式就可以不用的閥門(mén)、系統(tǒng)及設(shè)備應(yīng)取消。（3）原設(shè)計(jì)為了滿足機(jī)組某種運(yùn)行工況或方式而設(shè)計(jì)安裝的閥門(mén)、系統(tǒng)及設(shè)備，經(jīng)運(yùn)行實(shí)踐，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)這些方式，其閥門(mén)和系統(tǒng)應(yīng)取消。（4）根據(jù)工質(zhì)的能級(jí)品位，對(duì)原工質(zhì)利用不合理的系統(tǒng)進(jìn)行改造。具體執(zhí)行措施：（1）機(jī)組在各種不同的工況下運(yùn)行，疏水系統(tǒng)應(yīng)能防止可能的汽輪機(jī)進(jìn)水和汽輪機(jī)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(mén)泄漏，造成閥芯吹損，各疏水氣動(dòng)或電動(dòng)閥門(mén)后應(yīng)加裝一手動(dòng)截止閥。為不降低機(jī)組運(yùn)行操作的自動(dòng)化程度，正常工況下手動(dòng)截止閥應(yīng)處于全開(kāi)狀態(tài)。當(dāng)氣動(dòng)或電動(dòng)疏水閥出現(xiàn)內(nèi)漏，而無(wú)處理?xiàng)l件時(shí)，可作為臨時(shí)措施，關(guān)閉手動(dòng)截止閥。機(jī)組啟、停過(guò)程中，手動(dòng)截止閥操作方式按照改進(jìn)后修訂的運(yùn)行操作規(guī)程進(jìn)行；（3）對(duì)于運(yùn)行中處于熱備用的管道或設(shè)備，在用汽設(shè)備的入口門(mén)前應(yīng)暖管，暖管采用組合型自動(dòng)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(kuò)容