抽凝与背压式双功能汽轮机在热电厂的应用

摘要：通过改造将原抽凝式汽轮机改为抽凝与背压式双功能汽轮机，从而实现节能降耗减排。

近年来，随着国际能源形势的日趋严峻，以及国家对环保方面要求的提高，节能降耗减排已成为抽凝式热电厂能否生存和发展下去的突出问题。为此，部分热电厂将抽凝机改为背压机，但由于地方热电厂的特殊性，改造带来两方面问题。di一，改造需要时间比较长，投资比较大；第二，改造后由于热负荷的影响，在当地的电力需求发生变化时，不能很好起到调峰作用。为了能够很好的解决以上问题，我们经过调研，利用青岛某公司的技术，将现有的抽凝式汽轮机通过一系列的改造，改为抽凝与背压式能够自由切换的“双功能”汽轮机。

一、机组改造前的情况（#2机C15-4.9/0.981-1为例）

该汽轮机为次高温次高压、单缸、单抽汽、冲动式汽轮机，额定进汽量102t/h，大进汽量132t/h，额定抽汽量50t/h，大抽汽量80t/h，抽汽压力0.98MPa。

机组改造过程和改造后调试运行情况

机组整个改造过程共历时7天，其主要改造情况：

1、去掉原有的凝汽器喉部喷淋装置，利用原有的除盐水管道向后汽缸排汽口增加4只均匀布置的喷水减温装置，除盐水压力维持在0.3～0.5Mpa；

2、在低压油动机的进、回油管道上各增加一只隔离门，并在低压油动机上部加装一套手动操作装置，用来在切换到背压方式运行时控制旋转隔板的开度；

3、将接至均压箱的前汽封高压侧漏汽增加一路引到低压加热器，当前汽封漏汽量比较大时，一部分漏汽回收到低压加热器加热凝结水；

4、揭开汽缸复测旋转隔板各处实际间隙，符合要求，并确定旋转隔板的全关位置。

机组改造后切换运行可靠方便，基本可实现类背压机运行工况，且在大运行工况时，进汽量130 t/h，高加投运情况下，抽汽量高可达到110 t/h，此时发电负荷11MW，机组各参数正常。具体调试时各种工况下的详细数据如下表：

                                2008年9月22日

二、       改造前后安全经济性分析

由于我公司位于工业园区内，用汽量比较大且有波动，改造前在热负荷大时，两台机的抽汽量无法满足用户需求，只能投用减温减压器补充。每天约500吨通过减温减压器供出，不但操作不方便，而且浪费能源。

改造后切换到背压方式运行时，与改造前实际运行情况对比，每小时可减少凝汽量5吨左右。凝汽器真空按-0.095Mpa计算，此时汽轮机排汽焓值2568.27kj/kg，凝结水焓值155.22 kj/kg，则每天可以节约标煤：

（2568.27-155.22）×5÷29271×24=9.89吨

每年（按运行300天计算）可节约标煤2967吨；每吨标煤按900元，则每年可节约资金267万元。

另外，改造后不投用减温减压器即可通过两台机的抽汽满足热用户在各个时段的需求，每年可节约（按运行300天计算）：

新蒸汽焓值3364.24 kj/kg，抽汽焓值3094.4 kj/kg；

（3364.24-3094.4）×500000÷3600×300=1124万KWh；

1124×0.51=573万元（上网电价按0.51元/KWh算）

则改造后每年可节约资金267+573=840万元

通过调试参数和一段时间的实际运行情况看，复速级压力、轴向位移、机组振动等参数均在制造厂要求范围内，且运行安全稳定可靠，操作方便。

另外，机组改造后由于每年可节约标煤近3000吨，减少了二氧化硫、氮氧化物和灰尘的排放量，达到了明显的节能减排效果。

其他方面

1、机组改造后，煤价较高时切换到背压工况运行，在满足热用户需要情况下尽量少发电，降低煤耗，提高企业经济效益；夏季高温迎峰度夏时，为满足社会用电需求，可以通过调整旋转隔板开度或切换到抽凝方式运行，多发电满足地方用电需求。

2、改造后也可实现汽轮机在低进汽量、低电负荷情况下，有较大的抽汽量，仍能长期安全稳定运行，电负荷可根据, , 供汽量大小自由增减。

结论：抽凝与背压式双功能汽轮机改造具有投资少、改造周期短、经济效益明显、切换和调整操作灵活方便等优点，且改造后运行安全可靠。在目前能源价格不断上涨，发电成本大幅增加的情况下，热电厂采用此方法进行抽凝机组改造，不但可以降低成本提高经济效益，而且还可以为我国实现“节能减排”目标做贡献。（建湖公司   涂潜波）

#5#6给水泵同时运行的弊端分析及构想

课题背景：随着沿海热电公司供热量的与日俱增，给水量也随之相应增长，同时投用多台给水泵才能满足供水需求。在诸多种给水泵搭配运行形式下，发现同时投用#5，#6给水泵，以正常的调整#1,#2除氧器往往水位很高，水温也高;#4除氧器水位低，水温却也低。

不良影响： #4氧器水温长期达不到额定温度，水中的氧分子得不到分离，进入锅炉在高温环境下会发生氧化反应，长期以往会对锅炉乃至管道造成腐蚀。同时会因为水温过低对高压加热器正常运行造成影响，如给水温度过低，或者高加疏水水位高。

现象分析：从除氧器的布局上看，#1，#2除氧器；离#5，#6给水泵较远，#4除氧器位于#5#6泵正上方，在就近优先的作用效果下，#5#6泵进水大多从#4除氧器抽取，导致#4除氧器出水量过大，出水速度过快，除盐水得不到充分加热，因此水温会较低，水位在水平衡的作用下勉强保持低位。反之，#1#2除氧器因为出水量较小 ，除盐水得到充分加热，水温自然会较高，水温也相对很高。

常见调整误区及分析：

 #4除氧器温度低作出的调整：误区一：开启除氧器加热蒸汽补气门。误区分析：补气门开启过大会使除氧器加热蒸汽母管气压过高，甚至高于汽动泵排气压力，轻则影响汽动泵正常转速，重则损坏设备。误区二：关小#4除氧器进水调节门，减少进水量以提高水温。误区分析:在出水量不变的情况下，关小进水门是一种入不敷出的做法，水位会越来越低。

现象处理之构想：1、 将#5#6给水泵分别与其他水泵搭配运行，避免过度抽取#4除氧器的水。2、节流#4除氧器下水门，控制其出水量，让#5#6泵的水更多的从#1#2抽取。（沿海公司  王明望）

汽轮机汽封片磨损对汽轮机运行的影响

我们森达沿海公司现有两台南京汽轮机厂的B15MW汽轮发电机组，其在运行一段时间后都会出现汽封漏汽量加大、发电汽耗上升、运行的经济效率下降的现象，在机组大修拆下来检查时汽封片磨损都较为严重。#1汽轮发电机组经过检修在2016年2月26日成功启动并网，检修后效果较为明显，在同等工况条件下电负荷比检修前有较大提高。同时与现在运行的#2汽轮发电机组比较，在进汽量达到169T/H的额定负荷时发电量要高800kwh。现在在热负荷允许的条件下，我厂将安排#2汽轮发电机组大修，以提升#2发电机组的效率。

汽封漏汽量变大不单影响到发电量、轴向位移、轴向推力、油温等等影响参数，而且由于其排汽到除氧器，导致热负荷不是太高时我厂不能启动两台汽动给水泵运行，增加了我厂的厂用电量，使厂用电率明显上升，不能完成总公司下达的经济指标。由于其牵扯到较多经济安全指标，我们有必要认真分析一下它，以便在今后的工作中能较好的保护好汽封片，提高汽轮发电机组运行的经济性、稳定性、安全性。

首先，我们应清楚的指导汽封的作用，在汽缸内部、隔板前后及带反动度的动叶片两侧存在着压差，而相应的各动、静部分之间又必须保持一定的间隙，这就造成有一定蒸汽漏出或空气漏入汽缸内（由于我厂是采用背压式汽轮发电机，不存在空气漏入问题）。为了减少泄漏，就在这些相应的位置安装了汽封。根据汽封在汽轮机中所处位置可分为轴端汽封(简称轴封)、隔板汽封和围带汽封（通流部分汽封）三类。

轴端汽封主要作用，由于汽轮机主轴必须从汽缸内穿过，因此主轴与汽缸之间必须存有一定的径向间隙，且汽缸内蒸汽压力与外界大气压力不等，就必然会使高压蒸汽通过间隙向外漏出，造成工质损失恶化环境，并且加热主轴或冲进轴承使润滑油油质恶化，降低机组效率。为提高汽轮机效率，尽量避免或减少这种现象，在转子穿过汽缸两端处都装有汽封。我们厂的B15MW背压机轴端汽封主要有三个去处高压漏汽去排汽（或去除氧器，由于汽轮机设计缺陷现更改一路去除氧器，在高负荷时为降低轴向推力、减少推力瓦损伤都是采用去除氧器这一路），中压漏汽通过管道接入除氧器汽平衡管道，低压漏汽通过轴封风机抽到轴封加热器中进行余热及疏水回收。

我厂采用的B15MW汽轮机为冲动式汽轮机，隔板前后压差大，而隔板与主轴之间又存在着间隙，因此必定有一部分蒸汽从隔板前通过间隙漏至隔板后与叶轮之间的汽室里。由于这部分蒸汽不通过喷嘴，同时还会恶化蒸汽主流动状态，因此形成了隔板漏汽损失。为减小该损失，必须将间隙设计的小一点，故装有隔板汽封。

在汽轮机的通流部分，由于动叶片顶部与汽缸壁面之间存在着间隙，动叶栅根部和隔板也存在着间隙，而动叶栅两侧又有一定的压差，因此在动叶顶部和根部必然会有蒸汽的泄漏。为减少蒸汽的漏汽损失，在通流部分装设了通流部分汽封。

通过上述我们知道汽封的主要是通过减少漏汽量来实现其提高效率、减少损失、不影响汽轮机油系统油质保障经济安全。在日常生产中我们可以通过以下几点工作来提高汽封的工作效率。di一，在机组大修时对汽封片进行检查有问题的及时更换，同时督促检修人员按规定调整好汽封间隙。第二，在启停汽轮机过程中按照规程的规定冲动转速及增减负荷，减少因转速变动及负荷升降导致的汽封片磨损。第三，启停过程中蒸汽参数要符合规程规定，严禁违规启停。第四，运行过程中主蒸汽温度要调整平缓，减少温度变化的热应力保护汽封片。第五，运行过程中要遵守主汽压力有关规定，严禁超出固定高度和超低压力运行，锅炉要配合调整好主汽压力。第六，要确保化水水质合格、汽轮机除氧合格、锅炉蒸汽品质合格，减少化学腐蚀、氧腐蚀。第七，禁止汽轮机超负荷运行。第八，运行中要监视好汽轮机的排汽压力，不能使排汽压力过高和过低。第九，启停时疏水及时开关。第十，根据汽轮机运行小时数定期安排汽轮机大修工作。（沿海公司   杨定勇）