提高汽机热效率

提高汽轮机热效率

——有效降低煤耗

目录： ? 1、概述

? 2、影响汽轮机热效率的因素 ? 3、目前现状 ? 4、案例 ? 5、案例分析

? 6、解决方法 ? 7、举措

一、概述：

“能源、环境、发展”是人类面临的三大主题。这三者中，能源的合理开发与利用直接影响到环境的保护和人类社会的可持续发展，因此“节能降耗和环保减排”备受各界关注。今年，人大十六届五中全会提出 “十一五”期间单位GDP能耗降低20%左右，火电供电标准煤耗每千瓦时355克，比“十五”期间下降每千瓦时15克的目标。

机组运行的稳定性、经济性以及各项指标的同行业领先性是电厂生存和发展的基础。近年，各大发电集团、电厂不约而同的将发电煤耗、供热煤耗等指标列入考核范围，为提高资源利用率、降低能耗水平，纷纷进行节能技改。

今年，公司响应国家“节能减排”的政策号召，从关注业主需求出发，主动提出降低机组煤耗指标。在2008年度公司行政工作报告中将“发电煤耗同现场领先”列为主要质量目标之一，提出“控制关键指标，狠抓薄弱环节，着力整顿混凝土、交机爆管、热效率低等质量问题，关注交机后机组连续运行时间和煤耗指标，实现机组内在质量和外观工艺的和谐统一，确保机组性能可靠、运行经济”，并将控制“机组整套启动试运期间的煤耗指标”作为关键指标纳入到各项目部的KPI中进行考核。

机组煤耗量取决于多方面，包括：煤质、锅炉效率、汽机热效率及热利用率等。 对于安装单位来说，机组煤耗的影响因素主要来源于以下几个方面：各加热设备本体的保温（汽机、锅炉等）、主机之间的传热管道保温（主蒸汽、再热蒸汽）、汽机侧系统热效率（汽轮机本体热效率和辅助系统热效率）。

我们主要研究的是：在机组的安装阶段，如何通过调整汽轮机通流部分间隙来提高汽轮机热效率，从而降低机组煤耗。

二、分析影响汽轮机热效率的因素：

（列表）

通过对上述23项因素的分析，总结出对汽轮机热效率影响的主要因素为： 1、汽缸通流部分间隙； 2、端部汽封径向间隙； 3、汽缸排汽温度、压力；

4、真空系统及本体范围内管道阀门内漏。

其中汽缸通流部分间隙和端部汽封径向间隙的调整和控制，在安装阶段是可以实现的。

目前汽轮机正向着大功率、高参数的方向发展，汽轮机的通流部分级数大都在35级以上，如果在安装过程中将每一级的通流部分间隙值都能合理的调整到尽可能靠近设计值，那么汽轮机整机效率的提高就相当明显了。

因此在安装阶段如何合理调整好汽缸通流部分的间隙，在保证机组运行稳定性和可靠性的同时，尽量接近设备安装图纸规定的设计值甚至是负偏差值，是我们今后工作的主要目标。

三、目前现状：

由于汽轮机通流部分各级的轴向间隙主要取决于制造厂的生产工艺水平，设备到现场只能进行复查而无法进行调整，因此通流部分间隙的调整主要指现场调整各级隔板汽封的径向间隙，即依据厂家提供的安装图纸中规定的径向间隙设计范围进行调整（电力建设施工及验收技术规范-汽轮机机组篇中有关汽封径向间隙测量调整的要求：左右侧汽封为0.60～0.70mm；上侧汽封为0.50～0.60mm；下侧稍大为0.80～0.90mm）。 现阶段，通流部分径向间隙测量调整普遍采取的方法：

? 上、下侧间隙为贴橡皮膏法测量：在转子的0°和180°方向上贴2层橡皮膏即

0.5mm厚，在90°和270°方向上贴3层橡皮膏即0.75mm厚，全实缸状态下盘动转子一周后检查。检验标准：2层橡皮膏处最外层应没有划痕，3层橡皮膏处最外层应划破或有较深划痕；

? 左右侧间隙使用通流间隙测量尺辅以塞尺或量块进行测量。 普遍存在的问题：

? 通流部分各级的上、下两侧汽封径向间隙测量不够精确，准确度存在着较大的弹

性；

? 为了保证汽轮机组启动的一次成功，通流部分间隙在调整时裕量偏大，一般都接

近允许范围的上限值甚至有超标的情况发生，造成机组通流部分实际间隙值大于设计值。

举例：

我公司在汽轮机通流部分间隙测量调整过程中的数据记录图： 低压缸汽封间隙记录图.dwg 中压缸汽封间隙记录图.dwg

图中数据：标记为红色的数据为设备图纸规定偏差范围，粉色数据为实际调整后在设计

负偏差范围内的数据，黑色加深数据为超标数据，蓝色加深数据为临界超标的数据。

通过上述数据可以看出，径向间隙实际测量值接近超标或已超标比例相当大，其中超标或为偏差上限值数据约占测量数据总量的20-30%，在设计正偏差范围内的数据占总数的70%以上，而在设计负偏差范围内的数据却寥寥无几。这说明我们在通流部分间隙调整过程中还有很多需要提高和改进的地方。

四、案例：

找到了安装阶段存在的造成汽轮机在运行中热效率不高的原因后，让我们从经济性上看看汽轮机热效率对电厂运营方面产生的影响。

经过调研，我们找到几个通过对汽缸通流部分进行技术改造产生明显效果的案例： 1、大唐耒阳发电厂#2机组对汽轮机通流间隙进行技术改造。改造前汽轮机通流部分间隙过大、汽封结构不合理，导致机组热效率不高，此次采用布莱登汽封技术，改进汽封结构，合理调整通流径向间隙和机组的高、中压合缸处轴封漏汽流量，大大提高了级效率。改造后汽机热耗率大幅降低，折算煤耗降低了10.4克/千瓦时；汽轮机高、中压缸效率比改造前均有较大的提升，高压缸效率提高3.81%，中压缸效率提高4.49%。

2、洛阳双源热电有限责任公司#2汽轮机在大修时测量汽缸通流部分间隙，修前间隙大部分超标，部分间隙甚至达到标准的两倍，还发现有部分弧块张口变形现象，还有个别汽封块卡涩无法退让造成磨损，大量汽封弹簧片失效，采用布莱登汽封技术进行改造。改造后高压内缸效率为81.58%，中压内缸效率为91.49%，汽机热耗值为8160 KJ/kwh，机组同比参数下增加发电功率10MW。

名词解释：

布莱登汽封，又叫可调式汽封，即随着机组启动运行工况的变化，汽封间隙是自动进行调整的，始终保持在最佳间隙状态，因此可以明显提高汽轮机在启动时的安全可靠性和机组运行的经济性。它取消了传统汽封背弧的弹簧片，在每圈汽封弧块端面加装了四只螺旋弹簧，汽封弧块进汽侧中心位置铣出一条槽，使上游蒸汽压力作用于汽封弧块背面，汽封弧块“开关”状态依靠弹簧力与蒸汽对汽封弧块的压力平衡。在启停机时，由于蒸汽流量小，在弹簧力的作用下，汽封弧块处于张开状态而远离转子，避免与转子碰磨；随着蒸汽流量的增加，作用在每圈汽封背弧的蒸汽压力逐步增大，克服弹簧力时，汽封弧块开始逐渐关闭，直至处于工作状态，并始终保持与转子的最小间隙值运行，此时最小间隙可达到0.25mm。

目前，国内有300余台汽轮机组采取此项技术进行改造，均得到较好的效果。 3、景德镇电厂#3机组（125MW）大修，对高压缸、中压缸及低压缸轴封、汽封间隙进行了精细的调整，间隙基本达设计值，高压缸、中压缸内效率分别平均上升1.066%、1.585%，热耗下降145.24kJ/kWh，修后热耗下降值占修前热耗的1.61%。

景德镇电厂125MW机组大修前后比较（性能试验）：

项 目 大修前高压缸内效率（%） 大修后高压缸内效率（%） 大修后高压缸内效率上升值（%） 大修后高压缸内效率平均上升值（%） 大修前中压缸内效率（%） 大修后中压缸内效率（%） 大修后中压缸内效率上升值（%） 大修后中压缸内效率平均上升值（%） 大修前参数修正后热耗值(kJ/kW.h) 大修前参数修正后热耗平均值 大修后参数修正后热耗值(kJ/kW.h) 大修后参数修正热耗下降值 大修后参数修正热耗平均下降值 修后热耗下降占修前热耗百分数(%) 汽轮机本体部分对机组经济性的影响： ⑴高压缸：

试 验 值 125定压 72.767 73.861 1.094 110定压 71.934 72.875 0.941 1.066 82.826 84.206 1.380 82.764 84.189 1.425 1.585 8906.79 9049.75 9020.49 8765.50 -141.29 8907.72 -142.03 -145.24 1.61 8952.52 -152.41 9104.93 82.141 84.090 1.949 100定压 70.742 71.904 1.162 在热力系统隔离状态、负荷为100%时，测得的高压缸效率为73.861%，虽然比修前缸效率高出1.094%，但仍低于设计值（79.20%）5.339%，按“等效热降”计算，高压缸效率每变化1%，影响热耗20.45kJ/kWh计算，由于高压缸效率低于设计值，使机组热耗增加109.18kJ/kWh。

⑵中压缸：

在热力系统隔离状态、负荷为100%时，测得的中压缸效率为84.206%，低于设计值(88.80%)4.594%，按“等效热降”计算，中压缸效率每变化1%，影响热耗31.02kJ/kWh计算，由于中压缸效率低于设计值，使机组热耗增加142.51kJ/kWh。

由此可见，大修后的汽轮机虽然在各项参数上都有了较高幅度的增长，但在提高缸效率方面仍具有很大的空间。

五、案例分析：

通过上述几台汽轮机组的改造实践证明：汽轮机通流部分的改造是提高机组效率的有力措施。通过减少轴封、隔板汽封漏汽以及减少漏汽对下一级汽流流场的扰动来提高级效率和整机效率。总体来看，整机改造后机组效率可提高4个百分点左右，热耗率下降500千焦/千瓦时左右，出力可增加5-10%左右，效果显著。

由此我们可以看出，汽缸通流部分间隙对汽轮机热效率的影响相当大，同时我们也发现上述几台汽轮机在不同程度上存在着类似的问题：汽封径向间隙大，包括通流部分的动、静叶汽封及汽缸端部汽封。虽然制造厂的设计值偏大和设备制造工艺存在偏差是产生这类问题的主要原因，但与设备安装阶段的施工工艺水平及标准的尺度把握上也是分不开的。

六、解决方法：

通过研究，确定更加精确的通流部分间隙调整偏差值；寻求一种更为合理、准确的通流部分径向间隙测量、调整的方法。

对于新建机组来说，提高汽轮机热效率的唯一途径就是保证合理的通流部分间隙。 作为施工单位，我们在汽轮机通流部分间隙测量调整过程中要做到以下几方面： 1、公司质量处：

? 收集公司各现场汽轮机通流部分间隙调整数据，并将同机型、同厂家的机组安装数据进行归类和对比；

? 质量巡检、阶段性监检过程中，将检查通流部分间隙调整值作为一项重点检查项目；

? 收集同现场同类型机组整套启动期间煤耗量数据并进行对比（同业对标）； ? 选择满足同业对标的项目作为试点工程，进行全过程跟踪，收集各项指标，验证

效果。 2、公司专家：

? 帮助各项目部解决在汽轮机通流部分间隙调整过程中遇到的各类问题； ? 重点对各项目部汽机通流部分间隙测量调整进行过程监督。 3、项目部技术人员、质检人员：

? 审图过程中，详细记录关键数据并进行分析，专业经理会同质检师共同研究、制定通流部分间隙调整的规定偏差值；

? 施工前的交底要及时准确并且重点突出通流部分间隙调整的规定偏差值； ? 施工过程中严格检查，对于发现的不合格及时与业主、制造厂代表、监理协调解决，采取有针对性的措施加以处理和补救，同时将问题解决的全过程书面报公司质量处备案。

4、施工队伍技术员、质检员：

? 审图过程中，对设备安装图纸中有关数据仔细校核、详细记录，并交给班组长； ? 安装调整过程中，随时检查通流部分间隙值并与项目部事先制定的调整值进行比较，对于调整不合适的地方及时与班组长及项目部技术人员沟通，协助寻找解决问题的办法、配合缺陷的消除工作。 5、施工班组：

? 设备到场验收阶段，加强对设备的检查和各部尺寸的校核，及早发现制造上存在的不合格；

? 安装过程中按照项目部技术人员交底的要求，通过调整各隔板围带汽封、端部汽封，使调整值尽量接近项目部制定的调整值，方法有：合理修剪汽封齿，保证汽封块退让间隙，检查弹簧片强度等。遇到不宜处理的问题及时与项目部技术人员沟通，配合厂家解决问题。

七、举措：

2008年公司将汽缸通流部分间隙调整值作为重点检查项目，选择1-2个现场作为试点，在汽机扣盖监检前对通流部分间隙调整值进行实地检查。因此要求各项目部在汽机

扣盖前一周通知质量管理处（测量记录一并传阅），公司将根据具体情况组织专家到现场进行检查验收，并在机组168小时整套启动试运期间，重点监视、收集同现场同机型的两台机组发电煤耗等指标，进行记录和比较，逐步建立机组移交各指标数据库，为后续的统计、研究、决策工作积累相关的素材。

需决策的问题：

1、

由于精细化调整通流部分间隙造成工期延长与业主要求机组尽早投

产之间的矛盾（至少增加20天的工期） 2、

设备缺陷的确认及处理有可能与制造厂、业主之间产生的问题：如

缺陷的认可、设备的更换、缺陷处理的时间等 3、 4、 5、

由于施工难度提高，施工投入相应增加：包括人力、设备、资金等 验收、评定工作存在一定的难度：如优良率的评定

在机组整套启动期间，由于通流部分间隙的调整可能产生的问题：

如煤耗指标变化不明显、汽缸热态变形、汽封齿动静摩擦等

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