中国大唐集团公司节能技术实施指导意见

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安全生产部

2014年9月

中国大唐集团公司节能技术实施指导意见

前言

为加快先进节能技术的推广应用，推动集团公司燃煤火电机组能耗水平的下降。按照“科技引领、流程再造、管理创新”的“优化运行”理念，安全生产部组织有关分子公司和专业公司，对国内广泛应用的节能改造技术进行了反复调研、论证、讨论和遴选，确定了45项推广、示范、试点技术。组织有关专业人员，对推广的26项和示范、试点的6项重点技术编制了实施指导意见，可以为火力发电企业提高节能管理和设备改造水平提供参考。

实施指导意见着重从技术原理、适用范围、投资及节能收益、实施过程注意问题等方面进行了系统的介绍，并列举了成功的实施案例，适用于常规节能技改和合同能源管理模式的节能改造。

本指导意见由中国大唐集团公司安全生产部组织起草。

主要起草单位：大唐国际发电股份有限公司、中国水利水电物资公司、吉林发电有限公司、甘肃发电有限公司、中国大唐集团公司科学技术研究院。

本指导意见由中国大唐集团公司安全生产部负责解释

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目录

1.集团公司节能技术推广、示范、试点目录 (03)

2.亚临界汽轮机通流改造技术 (10)

3.纯凝汽轮机热电联产技术 (16)

4.吸收式热泵供热技术 (23)

5.蒸汽梯级利用的转动汽动技术 (28)

6.汽轮机汽封改造技术 (33)

7.汽轮机喷嘴组优化改造技术 (43)

8.汽轮机低压排汽通道优化改造 (46)

9.凝汽器胶球及清洗改造技术 (50)

10.水环式真空泵工作液冷却技术 (54)

11.双背压凝汽器系统优化技术 (57)

12.冷却塔喷溅装臵改造 (60)

13.循环水泵节能改造 (63)

14.大功率给水泵变频技术 (68)

15.回热系统优化技术 (71)

16.空冷岛降温提效及优化技术 (74)

17.锅炉排烟余热回收技术 (78)

18.锅炉吹灰优化技术 (81)

19.空气预热器密封技术 (84)

20.煤粉动态分离技术 (88)

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21.增压风机加装烟气旁路技术 (94)

22.引风机、增加风机合二为一技术 (96)

23.变频调速技术 (99)

24.小油枪点火及稳燃技术 (105)

25.等离子点火技术 (108)

26.阀门内漏在线监控及治理 (112)

27.照明节能改造 (113)

28.600MW超临界机组通流改造 (116)

29.自动调节与温度控制系统优化 (122)

30.凝汽器自清洗除垢强化换热技术 (135)

31.空冷汽轮机组冷端优化技术（包含含湿式凝汽器冷却节能技术、蒸发式冷却节能技术） (139)

32.大型供热机组双背压双转子互换循环水供热技术 (149)

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集团公司节能技术推广、示范、试点目录

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第一部分推广项目

一、亚临界汽轮机通流改造技术

（一）现状和问题

目前，集团公司在役亚临界汽轮机普遍存在热耗率高、缸效率低、平衡盘漏汽量大、低压段抽汽温度高等问题，主要是汽轮机通流设计存在缺陷、通流间隙偏大、低压内缸变形所致。近年来，随着汽轮机设计、制造水平得到进一步提高，采用先进的流场设计为基础的新型高效叶片、新型汽封等的采用，汽轮机热耗有了较大幅度的降低，为通流改造供了可靠的技术支持。

当前，亚临界湿冷200MW机组实测热耗已达到8200kJ/kWh，300MW 机组达到7930kJ/kWh，600MW机组达到7900kJ/kWh。

（二）适用范围

2003年以前设计生产，投产年限≥10年，且后期未进行过叶型改良的机组，在THA工况下，不同类型及配臵的汽轮机二类修正后热耗率符合以下条件，可通过汽轮机通流部分改造提高机组运行经济性。

（1）国产200MW等级亚临界湿冷汽轮机，配臵汽动给水泵，汽轮机热耗率高于8400kJ/kWh；或高压缸效率低于80%，中缸效率低于89%，低缸效率低于83%。

（2）国产300MW等级亚临界湿冷汽轮机，配臵汽动给水泵，汽轮机热耗率高于8250kJ/kWh；或高压缸效率低于82%，中缸效率低于90%，低缸效率低于86%。

（3）国产引进型300MW等级亚临界湿冷汽轮机，配臵汽动给水泵，汽轮机热耗率高于8200kJ/kWh；或高压缸效率低于82%，中缸效率低于90%，低缸效率低于86%。

（4）国产300MW等级亚临界空冷汽轮机，配臵电动给水泵，汽

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轮机热耗率高于8450kJ/kWh。

（5）国产600MW等级亚临界湿冷汽轮机，配臵汽动给水泵，汽轮机热耗率高于8150kJ/kWh；或高压缸效率低于82%，中缸效率低于90%，低缸效率低于86%。

（三）技术原理和内容

1.叶型损失、二次流损失、漏汽损失约占级内总损失的90%，采用新型高效叶片和减少漏汽损失是提高通流部分效率的主要措施。采用新型高效叶型后可使及效率提高约1.5%。

2.机组调节级重新优化，合理选择喷嘴面积和调节级反动度，提高调节级后压力，减少调节级焓降，即通过子午通道优化技术提高调节级效率。子午通道优化技术一般可使调节级效率提高1.5%。

3.优化设计压力级，通过增加高、中、低压通流级数，使各级焓降分配更加合理，提高通流效率；

4.汽轮机高、中压缸各级的漏汽损失约占级总损失的1/4，改进汽封结构，减少漏汽损失对改善级效率十分有效。可调汽封、可调刷式汽封在机组正常运行时，级压降较大，汽封体在压差作用下将间隙缩小到正常设计值，或更小，可以减小级间漏汽；采用外平内斜的整体围带，以增加叶顶汽封齿数，减少漏汽量等。

5.中、低压缸第1级采用蜗壳进汽腔室的无叶喷嘴技术。由于取消了静叶栅，从而避免了与之相应的各项损失。配合采用径向导叶引导汽流轴向进入第1级动叶，使级效率提高约3%（ABB应用较多）。

6.大型汽轮机的排汽余速动能约为40～50kJ/kg，设计良好的排汽缸可使余速动能回收约20%，使低压缸效率提高约1%。

7.采用高效可靠的末级长叶片。由于末级功率约占整机功率的10%，根据GE公司的改造实绩，末级的改造可使整机效率提高0.5%～1.0%。

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8.国产引进型300MW汽轮机普遍存在运行中各缸效率低，高压缸效率随运行时间增加不断下降，主要原因是汽轮机通流部分不完善、汽封间隙大、汽轮机内缸接合面漏汽严重、存在级间漏汽和蒸汽短路现象。

9.国产350MW超临界汽轮机普遍存在热耗率高、缸效率低、平衡盘漏汽量大、低压段抽汽温度高等问题，这主要是汽轮机通流设计存在缺陷、通流间隙调整偏大所致。

9.国产600MW超（超）临界机组普遍存在热耗率高、缸效率低、平衡盘漏汽量大，且5、6、7段抽汽温度高，这主要是汽轮机通流设计存在缺陷、通流间隙调整偏大所致。其中5、6、7段抽汽温度普遍偏高是此类型机组的共性问题，主要原因是汽缸变形，5、6、7段级组存在级间漏汽。

（四）项目投资和节能效果

1.项目投资

汽轮机通流部分改造因改造内容不同投资费用不一，以300MW机组高、中、低压缸全部更换新叶型为例，设备材料约5500万元，人工安装费约200万元，共计5700万元左右。亚临界600MW机组汽轮机高、中、低压缸隔板、动叶、汽封等通流部分进行改造，改造费用6600万元。

2.能耗分析

以引进300MW机组为例，提效后高、中、低压缸效率提高到85%、92%、90%，按通常高缸效率升高1个百分点，机组热耗降低18kJ/kWh；中缸效率升高1个百分点，机组热耗降低33kJ/kWh；低缸效率升高1个百分点，机组热耗降低36kJ/kWh计算，缸效提高机组热耗降低约246kJ/kWh；轴封漏汽改善机组，热耗降低30kJ/kWh；前述总和与目标设定降低270 kJ/kWh基本一致。

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3.节能效果

以300MW机组为例，锅炉效率92.5%，发电厂用电率5.6%，则通流改造后THA工况供电煤耗降低10.67g/kWh，平均到全年通流改造供电煤耗降低约9g/kWh。按年发电15亿kWh计算，通流改造年节标煤12744吨。

（五）注意事项

1.汽轮机通流改造宜选择信誉好、业绩优良的设计制造单位的产品，选用新型高效叶型，压力级原则上宜采用弯扭叶片，同时考虑对汽封进行改造，在条件许可的情况下，对中、低压缸排汽窝壳进行优化。

2.对于国产引进型300MW等级亚临界湿冷机组，汽轮机通流改造时调节级宜采用顺流布臵方案。

3.汽轮机通流部分可采用高、中、低压缸整体进行改造，也可根据各缸效率情况采用局部改造。如：低压缸改造。

4.汽轮机实施通流部分改造后，在不进行老化和轴封漏汽量修正的情况下，THA工况下汽轮机热耗率应达到表1的目标值。

（六）成功案例

江苏徐塘发电有限责任公司 4 号汽轮机是上海汽轮机有限公司按照西屋公司技术制造的亚临界、一次中间再热、双缸、双排汽、单轴、凝汽式汽轮机，机组型号为N300-16.7/538/538，制造厂产品编号为H156，该机组2005年底投产。由于该机型是美国西屋公司80年代后期的设计水平，是上海汽轮机有限公司所生产的西屋引进优化型的第三次改进型号，受当时设计技术、设计手段、制造加工能力等因素的影响，高、中、低压缸通流部分的设计还没有采用最先进的设

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计技术，动叶片除低压缸末三级为扭转叶片外，其余均为等截面直叶片，仅静叶片采用扭叶片的设计方法，与后来可控涡设计的叶片和按全三维流场设计的弯扭叶片差距很大，致使原机组通流部分的效率比较低，汽轮机热耗较高。通流部分改造前，300MW负荷下二类修正后的热耗率为8339.2kJ/kWh，与设计值7944.6kJ/kWh相比，修正后热耗率偏高394.6kJ/kWh。其中，4号机高压缸效率为80.94%，较设计值偏低3.94个百分点；中压缸效率为86.85%，较设计值偏低4.62个百分点使热耗率增大了2.04%，增大约170.0kJ/kWh；低压缸效率低（五段抽汽温度为265.6℃，较设计值偏高37℃，六段抽汽温度为207.4℃，较设计值偏高67℃）；高、中压缸之间的轴封漏汽率为4.37%较设计值高2.54%，热耗增加约36.5kJ/kWh。

2012年10～12月该厂对4号机组进行了通流部分改造，采用Q156机型替代H156机型，项目投资4400余万元。

调节级由原来的反流形式改为顺流形式，压力级采用超超临界机组的通流技术，由13个压力级组成，分8＋5两个级组，高压内缸采用整体形式，高中压外缸保持原来的不动；中压部分由5＋5共10个压力级组成，中压#2静叶持环的排汽末端利用有限的空间尽量伸长一部分，且做出相应的排汽型线，提升汽轮机中压排汽端的效率，中压内缸的中分面加密封键，以保证各级抽汽参数满足设计要求；高、中压通流部分叶片采用3DV的弯扭叶片，根据通流部分各级速比采用变反动度的设计方法，使各级轮周效率、级效率最高；低压内缸由原来的双层结构改为单层内缸结构，低压内缸中分面加密封键，同时改善中分面螺栓的密封性能，保留低压转子更换叶片为全三维弯扭马刀叶型（除末三级外）。对高压平衡活塞汽封、中压平衡活塞汽封、高压排汽侧平衡活塞汽封和高中压端部汽封及低压端部汽封采用蜂窝和布莱登汽封以减少汽封漏汽，提高通流部分效率。中低压连通管改

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造采用压力自平衡式不锈钢波形膨胀节减少中压缸排汽压损，更好的吸收热位移，并预留抽汽接口。对汽轮机高压进汽插管弹性密封进行改造，解决漏汽问题。

改造后，4号机组在五阀全开（5VWO）工况下，经过一、二类修正后的热耗率为7935.0kJ/kWh，较THA工况下的设计热耗率7898.3kJ/kWh高36.7kJ/kWh，高出设计值约0.46%。热耗降较改造前低了327.5kJ/kWh折合煤耗为12.79g/kWh按年利用小时5000小时，发电量为15亿kWh计算，年节约标煤1.63万吨。

二、纯凝汽轮机热电联产技术

（一）现状和存在的问题

热电联产具有节能降耗、优化热源布局、改善区域环境等综合效益，国家相继出台了一系列鼓励政策，使得热电联产迅速发展。随着工业的发展和人民生活水平的提高，同时原有的一些大型凝汽式火电厂已逐渐占据城市供热和工业园区供汽的有利位臵，对其供热改造是治理大气污染和提高能源利用率的重要措施，是实现国家节能减排目标的一项重要措施。

热电联产、集中供热的节能机理有两个方面：一方面发电部分固有的热力学冷源损失用于供热，从而节约了燃料，称“联产节能”；另一方面是热电厂的大型锅炉热效率比分散供热小锅炉高，节约了燃料，称“集中节能”。目前600MW热电联产机组已经非常普遍。对一些快速发展的城市，并在城区附近已建有火电厂的地区，新上热电联产机组对电力供应负荷的分配不尽合理，因此，对一些在城市附近的纯凝发电机组进行热电联产改造是十分必要的。

（二）适用范围

供热半径20公里内有热水采暖或8公里范围内有蒸汽热负荷需求的纯凝发电厂或需增加供热能力的热电厂。

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（三）技术内容

1.冷再供热改造方案

从高压缸排汽管道上开孔,在抽汽管道上加装调整阀、逆止阀，必要时加减温器。其适用于高、中压工业供汽用户，供热距离的主要受抽汽温度限制。

（2）热再供热改造方案

从再热器出口管道上开孔,在抽汽管道上加装调整阀、逆止阀，必要时加减温器。热再供热适用于中、高压工业供汽用户，供热距离的主要受抽汽压力限制。

（3）中低压连通管供热改造方案

在中低压连通管开孔，安装调整蝶阀、安全阀、安装快关阀、逆止阀、隔离阀等。中低压连通管供热多为采暖热用户，也可供低压的工业供汽用户，供热距离的主要受抽汽压力限制。

（4）过热蒸汽供热改造方案

过热蒸汽根据参数要求一般在过热蒸汽系统不同位臵的管道或联箱上开孔，加装调整阀、隔离阀等。过热蒸汽抽汽量受再热器壁温

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限制，若在高过前抽汽还受抽汽点后过热受热面壁温限制，因此许可抽汽量不大。过热蒸汽供高参数工业用户，主要应用于工业和某些特殊工艺热用户。

（5）其他非调整抽汽供热改造方案

汽轮机部分抽汽口设计有一定抽汽余量，当供热量需求不大时，可直接从各抽汽管上开孔抽汽，对于中排也可从辅汽母管开孔抽汽。抽汽管加装调整阀、逆止阀、隔离阀等。其主要适用于机组抽汽参数与热用户参数相匹配，且机组负荷调整中也能满足热用户要求。

（6）辅汽联箱供热方案

多数300MW以上机组设计上有一定的辅汽量，一般都有四抽和冷再两路汽源，有些电厂实际辅汽用量较小，辅汽供汽有较大的余量，在外界热负荷需求不是很大时可考虑利用这两部分余量来供热，尤其是机组台数较多的电厂，这样可以大幅度降低改造费用。

（7）供热改造优化技术压力匹配器

对于非调整抽汽供热均存在单一的抽汽压力不能满足多种用汽压力的要求，必须采用减温、减压满足热用户参数要求，存在做功能力损失，影响供热经济性。

压力匹配器很好地解决了这一问题，它是利用高压蒸汽的喷射抽吸作用，通过喷嘴，引射低压蒸汽，再扩压形成介于高、低压蒸汽压力之间的中压蒸汽，起到调压、调温和充分利用低品位蒸汽的作用。压力匹配器的基本构造及原理见下图：

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压力匹配器的关键参数－喷射系数（低压蒸汽和高压蒸汽的比），是依据高压驱动汽和低压吸入蒸汽的参数进行最佳设计的。

引射系数（两种蒸汽的混合比）u ＝吸入蒸汽量GH/驱动蒸汽量GPu=f(ΔhP/Δh2)

两种蒸汽的混合比是ΔhP/Δh2的函数，ΔhP 为驱动蒸汽从A 点等熵膨胀到B 点的理想焓降。Δh2为吸入蒸汽从D 点等熵压缩到E 点的理想焓升。

压力匹配器采用多喷嘴结构，根据外供汽量的大小，调整喷嘴开启的数量及开度，以保证在外供汽量变化时，与减温、减压器调节相比较，避免了大量的节流损失，能保持较高的效率，供热经济性显著提高。

（四）投资及节能量

热电联产项目投资较大，根据机组和热负荷需要不同，投资差别也很大，在实际实施前要充分的对各种可能的方案进行论证，做好可行性研究，经技术经济比较后，确定技术上可行，经济上合理的方案。

（五）实施过程注意事项

1.为充分体现有效用能的原则，改造方案根据机组的型式、容量、参数等优先选择效率低、经济性差的机组进行供热改造。

2.为最大限度发挥热电联产效益，抽汽参数应尽可能接近用户参数，避免高能低用。抽出的蒸汽量及参数在机组可调负荷范围内应能满足热用户要求。

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3.改造方案应在充分调查、准确统计热负荷基础上，由有设计资质的设计院进行可行性研究，根据热用户的供热量和供热参数要求，经技术经济比较后方可确定。

4.为体现高效用能，应根据机组和热用户的情况充分优化改造方案，实现梯级用能。

5.确定热负荷需求，根据热负荷情况由有设计资质的设计院进行可行性研究，经技术经济比较后方可确定。

6.对于冷再供热方案，冷再抽汽后进入锅炉再热器流量减少，可能导致再热器壁温超标；同时汽轮机轴向推力、高压缸末两级叶片安全性会产生较大变化。故冷再最大允许抽汽量应由相关汽轮机制造厂进行校核确定。

7.对于热再供热方案，热再抽汽对汽轮机轴向推力、高压缸末两级叶片安全性、低压缸末级叶片冷却会有影响，因此最大允许抽汽量应由制造厂校核确定。

8.对于中低压连通管供热方案，中低压连通管供热应考虑低压缸最小允许通汽量、空冷岛和冷水塔冬季结冰、中压缸末两级叶片安全性、中低压连通管增加设备后重量对汽缸膨胀可能产生影响，因此最大抽汽量及安全性应由制造厂校核确定。

9.对于过热蒸汽抽汽供热方案，过热蒸汽抽汽供热受锅炉受热面壁温限制，抽汽量应由制造厂校核确定。

10.对于非调整抽汽供热改造方案，抽汽量受抽汽口前级叶片安全性、轴向推力、高低加及辅汽母管用户安全性、抽汽口通流能力限制，应由制造厂校核确定。

11.纯凝改供热改造后，须保证汽轮机排汽量不低于厂家规定的最低排汽量。保证机组在原许运行范围内安全运行，保证叶片的安全系数和叶片抗疲劳破坏的能力，保证无叶片断裂事故。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/afyq.html