抽凝與背壓式雙功能汽輪機(jī)在熱電廠的應(yīng)用
摘要：通過改造將原抽凝式汽輪機(jī)改為抽凝與背壓式雙功能汽輪機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗減排。
近年來，隨著國際能源形勢(shì)的日趨嚴(yán)峻，以及國家對(duì)環(huán)保方面要求的提高，節(jié)能降耗減排已成為抽凝式熱電廠能否生存和發(fā)展下去的突出問題。為此，部分熱電廠將抽凝機(jī)改為背壓機(jī)，但由于地方熱電廠的特殊性，改造帶來兩方面問題。di一，改造需要時(shí)間比較長(zhǎng)，投資比較大；第二，改造后由于熱負(fù)荷的影響，在當(dāng)?shù)氐碾娏π枨蟀l(fā)生變化時(shí)，不能很好起到調(diào)峰作用。為了能夠很好的解決以上問題，我們經(jīng)過調(diào)研，利用青島某公司的技術(shù)，將現(xiàn)有的抽凝式汽輪機(jī)通過一系列的改造，改為抽凝與背壓式能夠自由切換的“雙功能”汽輪機(jī)。
一、機(jī)組改造前的情況（#2機(jī)C15-4.9/0.981-1為例）
該汽輪機(jī)為次高溫次高壓、單缸、單抽汽、沖動(dòng)式汽輪機(jī)，額定進(jìn)汽量102t/h，大進(jìn)汽量132t/h，額定抽汽量50t/h，大抽汽量80t/h，抽汽壓力0.98MPa。
機(jī)組改造過程和改造后調(diào)試運(yùn)行情況
機(jī)組整個(gè)改造過程共歷時(shí)7天，其主要改造情況：
1、去掉原有的凝汽器喉部噴淋裝置，利用原有的除鹽水管道向后汽缸排汽口增加4只均勻布置的噴水減溫裝置，除鹽水壓力維持在0.3～0.5Mpa；
2、在低壓油動(dòng)機(jī)的進(jìn)、回油管道上各增加一只隔離門，并在低壓油動(dòng)機(jī)上部加裝一套手動(dòng)操作裝置，用來在切換到背壓方式運(yùn)行時(shí)控制旋轉(zhuǎn)隔板的開度；
3、將接至均壓箱的前汽封高壓側(cè)漏汽增加一路引到低壓加熱器，當(dāng)前汽封漏汽量比較大時(shí)，一部分漏汽回收到低壓加熱器加熱凝結(jié)水；
4、揭開汽缸復(fù)測(cè)旋轉(zhuǎn)隔板各處實(shí)際間隙，符合要求，并確定旋轉(zhuǎn)隔板的全關(guān)位置。
機(jī)組改造后切換運(yùn)行可靠方便，基本可實(shí)現(xiàn)類背壓機(jī)運(yùn)行工況，且在大運(yùn)行工況時(shí)，進(jìn)汽量130 t/h，高加投運(yùn)情況下，抽汽量高可達(dá)到110 t/h，此時(shí)發(fā)電負(fù)荷11MW，機(jī)組各參數(shù)正常。具體調(diào)試時(shí)各種工況下的詳細(xì)數(shù)據(jù)如下表：
2008年9月22日 時(shí)間 | 進(jìn)汽量（t/h） | 發(fā)電負(fù)荷（kw） | 抽汽量（t/h） | 旋轉(zhuǎn)隔板開度（mm） | 備注 | 15:01 | 106.4 | 10.2 | 79.7 | 30 | 高加投入運(yùn)行 | 15:36 | 107.5 | 10.37 | 82.5 | 30 | 15:50 | 107.9 | 10.24 | 82.2 | 27 | 16:00 | 106.8 | 9.8 | 83.8 | 24 | 16:10 | 106 | 9.29 | 84.2 | 21 | 16:20 | 109.4 | 9.4 | 89.3 | 18 | 16:30 | 109 | 9.42 | 87.9 | 15、13 | 16:48 | 117 | 10.01 | 95.8 | 旋轉(zhuǎn)隔板已全關(guān) | 17:18 | 106.4 | 9.28 | 92.1 | 高加退出運(yùn)行 | 17:50 | 107 | 9.35 | 93.1 | 17:59 | 88.8 | 8.15 | 74.2 | 18:04 | 74.4 | 7.13 | 61 | 18:13 | 64.7 | 6.19 | 50.2 |
二、 改造前后安全經(jīng)濟(jì)性分析
由于我公司位于工業(yè)園區(qū)內(nèi)，用汽量比較大且有波動(dòng)，改造前在熱負(fù)荷大時(shí)，兩臺(tái)機(jī)的抽汽量無法滿足用戶需求，只能投用減溫減壓器補(bǔ)充。每天約500噸通過減溫減壓器供出，不但操作不方便，而且浪費(fèi)能源。
改造后切換到背壓方式運(yùn)行時(shí)，與改造前實(shí)際運(yùn)行情況對(duì)比，每小時(shí)可減少凝汽量5噸左右。凝汽器真空按-0.095Mpa計(jì)算，此時(shí)汽輪機(jī)排汽焓值2568.27kj/kg，凝結(jié)水焓值155.22 kj/kg，則每天可以節(jié)約標(biāo)煤：
（2568.27-155.22）×5÷29271×24=9.89噸
每年（按運(yùn)行300天計(jì)算）可節(jié)約標(biāo)煤2967噸；每噸標(biāo)煤按900元，則每年可節(jié)約資金267萬元。
另外，改造后不投用減溫減壓器即可通過兩臺(tái)機(jī)的抽汽滿足熱用戶在各個(gè)時(shí)段的需求，每年可節(jié)約（按運(yùn)行300天計(jì)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=1124萬KWh；
1124×0.51=573萬元（上網(wǎng)電價(jià)按0.51元/KWh算）
則改造后每年可節(jié)約資金267+573=840萬元
通過調(diào)試參數(shù)和一段時(shí)間的實(shí)際運(yùn)行情況看，復(fù)速級(jí)壓力、軸向位移、機(jī)組振動(dòng)等參數(shù)均在制造廠要求范圍內(nèi)，且運(yùn)行安全穩(wěn)定可靠，操作方便。
另外，機(jī)組改造后由于每年可節(jié)約標(biāo)煤近3000噸，減少了二氧化硫、氮氧化物和灰塵的排放量，達(dá)到了明顯的節(jié)能減排效果。
其他方面
1、機(jī)組改造后，煤價(jià)較高時(shí)切換到背壓工況運(yùn)行，在滿足熱用戶需要情況下盡量少發(fā)電，降低煤耗，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益；夏季高溫迎峰度夏時(shí)，為滿足社會(huì)用電需求，可以通過調(diào)整旋轉(zhuǎn)隔板開度或切換到抽凝方式運(yùn)行，多發(fā)電滿足地方用電需求。
2、改造后也可實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)在低進(jìn)汽量、低電負(fù)荷情況下，有較大的抽汽量，仍能長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行，電負(fù)荷可根據(jù), , 供汽量大小自由增減。
結(jié)論：抽凝與背壓式雙功能汽輪機(jī)改造具有投資少、改造周期短、經(jīng)濟(jì)效益明顯、切換和調(diào)整操作靈活方便等優(yōu)點(diǎn)，且改造后運(yùn)行安全可靠。在目前能源價(jià)格不斷上漲，發(fā)電成本大幅增加的情況下，熱電廠采用此方法進(jìn)行抽凝機(jī)組改造，不但可以降低成本提高經(jīng)濟(jì)效益，而且還可以為我國實(shí)現(xiàn)“節(jié)能減排”目標(biāo)做貢獻(xiàn)。（建湖公司 涂潛波）
#5#6給水泵同時(shí)運(yùn)行的弊端分析及構(gòu)想
課題背景：隨著沿海熱電公司供熱量的與日俱增，給水量也隨之相應(yīng)增長(zhǎng)，同時(shí)投用多臺(tái)給水泵才能滿足供水需求。在諸多種給水泵搭配運(yùn)行形式下，發(fā)現(xiàn)同時(shí)投用#5，#6給水泵，以正常的調(diào)整#1,#2除氧器往往水位很高，水溫也高;#4除氧器水位低，水溫卻也低。
不良影響： #4氧器水溫長(zhǎng)期達(dá)不到額定溫度，水中的氧分子得不到分離，進(jìn)入鍋爐在高溫環(huán)境下會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，長(zhǎng)期以往會(huì)對(duì)鍋爐乃至管道造成腐蝕。同時(shí)會(huì)因?yàn)樗疁剡^低對(duì)高壓加熱器正常運(yùn)行造成影響，如給水溫度過低，或者高加疏水水位高。
現(xiàn)象分析：從除氧器的布局上看，#1，#2除氧器；離#5，#6給水泵較遠(yuǎn)，#4除氧器位于#5#6泵正上方，在就近優(yōu)先的作用效果下，#5#6泵進(jìn)水大多從#4除氧器抽取，導(dǎo)致#4除氧器出水量過大，出水速度過快，除鹽水得不到充分加熱，因此水溫會(huì)較低，水位在水平衡的作用下勉強(qiáng)保持低位。反之，#1#2除氧器因?yàn)槌鏊枯^小 ，除鹽水得到充分加熱，水溫自然會(huì)較高，水溫也相對(duì)很高。
常見調(diào)整誤區(qū)及分析：
#4除氧器溫度低作出的調(diào)整：誤區(qū)一：開啟除氧器加熱蒸汽補(bǔ)氣門。誤區(qū)分析：補(bǔ)氣門開啟過大會(huì)使除氧器加熱蒸汽母管氣壓過高，甚至高于汽動(dòng)泵排氣壓力，輕則影響汽動(dòng)泵正常轉(zhuǎn)速，重則損壞設(shè)備。誤區(qū)二：關(guān)小#4除氧器進(jìn)水調(diào)節(jié)門，減少進(jìn)水量以提高水溫。誤區(qū)分析:在出水量不變的情況下，關(guān)小進(jìn)水門是一種入不敷出的做法，水位會(huì)越來越低。
現(xiàn)象處理之構(gòu)想：1、 將#5#6給水泵分別與其他水泵搭配運(yùn)行，避免過度抽取#4除氧器的水。2、節(jié)流#4除氧器下水門，控制其出水量，讓#5#6泵的水更多的從#1#2抽取。（沿海公司 王明望）
汽輪機(jī)汽封片磨損對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行的影響
我們森達(dá)沿海公司現(xiàn)有兩臺(tái)南京汽輪機(jī)廠的B15MW汽輪發(fā)電機(jī)組，其在運(yùn)行一段時(shí)間后都會(huì)出現(xiàn)汽封漏汽量加大、發(fā)電汽耗上升、運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效率下降的現(xiàn)象，在機(jī)組大修拆下來檢查時(shí)汽封片磨損都較為嚴(yán)重。#1汽輪發(fā)電機(jī)組經(jīng)過檢修在2016年2月26日成功啟動(dòng)并網(wǎng)，檢修后效果較為明顯，在同等工況條件下電負(fù)荷比檢修前有較大提高。同時(shí)與現(xiàn)在運(yùn)行的#2汽輪發(fā)電機(jī)組比較，在進(jìn)汽量達(dá)到169T/H的額定負(fù)荷時(shí)發(fā)電量要高800kwh?，F(xiàn)在在熱負(fù)荷允許的條件下，我廠將安排#2汽輪發(fā)電機(jī)組大修，以提升#2發(fā)電機(jī)組的效率。
汽封漏汽量變大不單影響到發(fā)電量、軸向位移、軸向推力、油溫等等影響參數(shù)，而且由于其排汽到除氧器，導(dǎo)致熱負(fù)荷不是太高時(shí)我廠不能啟動(dòng)兩臺(tái)汽動(dòng)給水泵運(yùn)行，增加了我廠的廠用電量，使廠用電率明顯上升，不能完成總公司下達(dá)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。由于其牽扯到較多經(jīng)濟(jì)安全指標(biāo)，我們有必要認(rèn)真分析一下它，以便在今后的工作中能較好的保護(hù)好汽封片，提高汽輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性、安全性。
首先，我們應(yīng)清楚的指導(dǎo)汽封的作用，在汽缸內(nèi)部、隔板前后及帶反動(dòng)度的動(dòng)葉片兩側(cè)存在著壓差，而相應(yīng)的各動(dòng)、靜部分之間又必須保持一定的間隙，這就造成有一定蒸汽漏出或空氣漏入汽缸內(nèi)（由于我廠是采用背壓式汽輪發(fā)電機(jī)，不存在空氣漏入問題）。為了減少泄漏，就在這些相應(yīng)的位置安裝了汽封。根據(jù)汽封在汽輪機(jī)中所處位置可分為軸端汽封(簡(jiǎn)稱軸封)、隔板汽封和圍帶汽封（通流部分汽封）三類。
軸端汽封主要作用，由于汽輪機(jī)主軸必須從汽缸內(nèi)穿過，因此主軸與汽缸之間必須存有一定的徑向間隙，且汽缸內(nèi)蒸汽壓力與外界大氣壓力不等，就必然會(huì)使高壓蒸汽通過間隙向外漏出，造成工質(zhì)損失惡化環(huán)境，并且加熱主軸或沖進(jìn)軸承使?jié)櫥陀唾|(zhì)惡化，降低機(jī)組效率。為提高汽輪機(jī)效率，盡量避免或減少這種現(xiàn)象，在轉(zhuǎn)子穿過汽缸兩端處都裝有汽封。我們廠的B15MW背壓機(jī)軸端汽封主要有三個(gè)去處高壓漏汽去排汽（或去除氧器，由于汽輪機(jī)設(shè)計(jì)缺陷現(xiàn)更改一路去除氧器，在高負(fù)荷時(shí)為降低軸向推力、減少推力瓦損傷都是采用去除氧器這一路），中壓漏汽通過管道接入除氧器汽平衡管道，低壓漏汽通過軸封風(fēng)機(jī)抽到軸封加熱器中進(jìn)行余熱及疏水回收。
我廠采用的B15MW汽輪機(jī)為沖動(dòng)式汽輪機(jī)，隔板前后壓差大，而隔板與主軸之間又存在著間隙，因此必定有一部分蒸汽從隔板前通過間隙漏至隔板后與葉輪之間的汽室里。由于這部分蒸汽不通過噴嘴，同時(shí)還會(huì)惡化蒸汽主流動(dòng)狀態(tài)，因此形成了隔板漏汽損失。為減小該損失，必須將間隙設(shè)計(jì)的小一點(diǎn)，故裝有隔板汽封。
在汽輪機(jī)的通流部分，由于動(dòng)葉片頂部與汽缸壁面之間存在著間隙，動(dòng)葉柵根部和隔板也存在著間隙，而動(dòng)葉柵兩側(cè)又有一定的壓差，因此在動(dòng)葉頂部和根部必然會(huì)有蒸汽的泄漏。為減少蒸汽的漏汽損失，在通流部分裝設(shè)了通流部分汽封。
通過上述我們知道汽封的主要是通過減少漏汽量來實(shí)現(xiàn)其提高效率、減少損失、不影響汽輪機(jī)油系統(tǒng)油質(zhì)保障經(jīng)濟(jì)安全。在日常生產(chǎn)中我們可以通過以下幾點(diǎn)工作來提高汽封的工作效率。di一，在機(jī)組大修時(shí)對(duì)汽封片進(jìn)行檢查有問題的及時(shí)更換，同時(shí)督促檢修人員按規(guī)定調(diào)整好汽封間隙。第二，在啟停汽輪機(jī)過程中按照規(guī)程的規(guī)定沖動(dòng)轉(zhuǎn)速及增減負(fù)荷，減少因轉(zhuǎn)速變動(dòng)及負(fù)荷升降導(dǎo)致的汽封片磨損。第三，啟停過程中蒸汽參數(shù)要符合規(guī)程規(guī)定，嚴(yán)禁違規(guī)啟停。第四，運(yùn)行過程中主蒸汽溫度要調(diào)整平緩，減少溫度變化的熱應(yīng)力保護(hù)汽封片。第五，運(yùn)行過程中要遵守主汽壓力有關(guān)規(guī)定，嚴(yán)禁超出固定高度和超低壓力運(yùn)行，鍋爐要配合調(diào)整好主汽壓力。第六，要確?；|(zhì)合格、汽輪機(jī)除氧合格、鍋爐蒸汽品質(zhì)合格，減少化學(xué)腐蝕、氧腐蝕。第七，禁止汽輪機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行。第八，運(yùn)行中要監(jiān)視好汽輪機(jī)的排汽壓力，不能使排汽壓力過高和過低。第九，啟停時(shí)疏水及時(shí)開關(guān)。第十，根據(jù)汽輪機(jī)運(yùn)行小時(shí)數(shù)定期安排汽輪機(jī)大修工作。（沿海公司 楊定勇）
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