汽輪機節(jié)能改造技術,華電國際技術服務中心宗緒東2015.8,節(jié)能技術改造的目的、類型及注意事項,目的節(jié)能技術改造是火電廠采用先進的新技術、新工藝、新設備、新材料等對汽輪機原有系統(tǒng)、設備進行優(yōu)化改造，從而達到降低能耗和成本，提高經(jīng)濟效益的目的。類型按投資額的不同分為小型技改、大型技改兩類。注意事項要結合發(fā)電廠設備的實際運行狀況。技改應保證設備的運行可靠性和安全性為原則。對新技術、新工藝、新設備的應用情況要進行充分調研，技改方案要進行論證。投資回收期一般不超過3年。,汽輪機本體系統(tǒng)節(jié)能技術改造,亞臨界機組提參數(shù)改造鍋爐提升參數(shù)改造，通過將亞臨界機組主蒸汽及再熱蒸汽提高到超臨界機組水平（566），其中鍋爐需調整各級受熱面并優(yōu)化布置，汽輪機實施通流改造與增容改造，發(fā)電機配套實施增容改造，主要是鍋爐側進行配套改造。改造后汽輪機熱耗下降300kJ/kWh以上。鄒縣電廠、十里泉電廠330MW機組已經(jīng)啟動該項目。汽輪機通流部分增容改造采用全三維氣動優(yōu)化設計技術流暢設計，靜葉采用后加載葉型、復合彎扭葉片，動葉沿葉高反扭，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??；采用新型汽封（布萊登、刷式汽封等），降低汽封漏汽損失；提高末級根部反動度，利于變工況運行，提高機組低負荷工況運行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性，改善機組調峰性能；末級葉片采用先進的自帶圍帶自鎖結構，提高葉片安全可靠性。改造后汽輪機熱耗降低300kJ/kWh以上，目前華電國際機組已基本改造完畢。,汽輪機本體系統(tǒng)節(jié)能技術改造,噴嘴組優(yōu)化改造優(yōu)化噴嘴組靜葉及子午面收縮型線；完善調節(jié)級密封結構，縮小汽封間隙；合理縮小噴嘴組通流面積；改進噴嘴組汽道加工工藝，提高加工精度；采用定制式設計技術，改進噴嘴組的裝配工藝，確保調節(jié)級動靜葉片匹配良好。如上汽廠H156型300MW機組，高調門通流面積應是噴嘴通流板面積的2.2倍，比值過小則導致調門節(jié)流損失增大。目的：低負荷提高主蒸汽的壓力，并提高高壓缸效率。主汽門濾網(wǎng)優(yōu)化改造主汽門濾網(wǎng)所有孔徑面積應大于主汽門喉部面積的4.185倍，否則將造成主汽門的壓損增大。,汽輪機本體系統(tǒng)節(jié)能技術改造,高調門調節(jié)方式優(yōu)化改造噴嘴配汽控制機組，在滿足AGC要求下合理設置閥門重疊度，進行定滑壓運行優(yōu)化試驗，并進行真空修正。復合配汽機組應改為順序閥控制。節(jié)流配汽機組應進行優(yōu)化，保持高調門45%-55%運行或高調門全開。目前有的機組調門大部分負荷段高調門開度在30%左右，不僅造成高調門后壓力降低，循環(huán)熱效率降低，而且還導致高壓缸效率大幅度下降。600MW以上機組可進行凝結水調頻和補氣閥聯(lián)合優(yōu)化試驗；可結合0號高加改造，運行中結合高加進汽量調整，可以保持高調門全開，補氣閥始終關閉。阿斯彭氣凝膠保溫改造汽輪機高中壓缸缸體、主再熱蒸汽溫度保溫易超限。新型保溫材料阿期彭超臨界氣凝膠保溫毯優(yōu)點：優(yōu)異的隔熱效果和防火性能：隔熱效果是傳統(tǒng)隔熱材料的25倍，20mm的保溫層在1100燃燒1.5小時不會造成保溫結構損壞。適用于高中壓缸本體及主再熱蒸汽管道。華能河北邯峰電廠中壓缸保溫使用兩年后，缸體保溫外表溫度40。優(yōu)良的憎水性和防腐性：阿斯彭超臨界氣凝膠保溫毯的納米特性帶來的防水優(yōu)勢可有效應對潮濕環(huán)境、間歇操作流程及蒸汽管線設備，有效地預防管線、設備的腐蝕。良好的機械性能：阿斯彭超臨界氣凝膠保溫毯能夠承受更高壓力的沖擊。施工方便：阿斯彭超臨界氣凝膠保溫毯密度低，容易裁剪、安裝?？芍貜褪褂茫瑝勖_20年。,汽輪機回熱系統(tǒng)節(jié)能技術改造,外置式蒸汽冷卻器優(yōu)化改造600MW及以上容量機組可增設外置式蒸汽冷卻器（已投產機組改造應進行熱平衡核算），利用三段抽汽的過熱度，加熱1號高加出口的部分給水，可提高給水溫度3以上，并減少蒸汽的不可逆損失。0號高壓加熱器改造上汽西門子600MW及以上機組，設計帶有補汽閥，可采用外三經(jīng)驗，進行增加0號高加改造，汽源從補汽閥前接出，為可調抽汽。該技術是對傳統(tǒng)的給水回熱技術的拓展，通過增加調節(jié)式高壓抽汽，維持低負荷下的給水溫度盡可能不降低或減少降幅，提高經(jīng)濟性，大大減少了低負荷下鍋爐省煤器出口煙溫的降幅，能夠徹底解決脫硝系統(tǒng)在低負荷下必須退出的問題；0號高加抽汽調節(jié)閥具有快速改變高壓抽汽的能力，能顯著改善機組的調頻響應特性；另外低負荷下汽輪機抽汽量的增加還能提高機組的運行效率。東汽、哈汽等機組改造，需在高壓缸開孔抽汽。,汽輪機回熱系統(tǒng)節(jié)能技術改造,疏水系統(tǒng)低加疏水泵優(yōu)化改造300MW機組普遍存在6號、7號低加疏水不暢通現(xiàn)象，運行中采用降低接入低加疏水高度，取消調節(jié)門前后截門并增加旁路管道等方案能有改善，但不能從根本解決。增加變頻疏水泵后可以徹底解決疏水不暢問題，而且熱量回收，提高經(jīng)濟性（耗電率基本無變化）600MW及以上機組設計應增加疏水泵方案，約可降低10kJ/kW.h。軸封溢流接入位置改造很多機組軸封溢流接入凝汽器，僅回收工質，未回收熱量，而且造成凝汽器熱負荷增加。應將軸封溢流改至7號低壓加熱器。,汽輪機回熱系統(tǒng)節(jié)能技術改造,凝結水系統(tǒng)優(yōu)化改造凝結水供汽動給水泵密封水優(yōu)化改造凝結水供冷渣器冷卻水改造,汽輪機回熱系統(tǒng)節(jié)能技術改造,過熱器減溫水接入位置改造很多機組過熱器減溫水從給水泵出口接入，其影響能耗原理與高加旁路泄漏基本相同。將過熱器減溫水接入位置改至省煤器給水入口。除氧器排汽回收改造,汽輪機冷端系統(tǒng)節(jié)能技術改造,高效真空泵系統(tǒng)改造國內電廠配置水環(huán)式真空泵存在問題：效率低，功耗大；極限真空和抽吸能力受工作水溫影響較大，會影響凝汽器真空；汽蝕現(xiàn)象不可避免。改造后可降低耗功80%左右，600MW及以上容量機組凝汽器真空提高約0.2kPa，徹底解決真空泵汽蝕問題。改造方案：增加一套（兩套）羅茨泵+小容量水環(huán)式真空泵系統(tǒng)。,汽輪機冷端系統(tǒng)節(jié)能技術改造,高效真空泵運行提高真空原理圖,汽輪機冷端系統(tǒng)節(jié)能技術改造,高低背壓凝汽器抽空氣連接方式改造上汽西門子600MW及以上等級機組因凝汽器結構不同，設計串聯(lián)運行能夠維持高低背壓差壓在正常范圍不必改造。東汽、哈汽600MW及以上等級機組設計為串聯(lián)抽空氣的應改為并聯(lián)（可結合高效真空泵組改造）。,汽輪機冷端系統(tǒng)節(jié)能技術改造,循環(huán)水泵變頻及冷端優(yōu)化改造目前火電廠機組配置循環(huán)水泵多為高低速調節(jié)，采用人工啟、停循環(huán)水泵或進行高、低速切換來進行冷卻水量調整，這種調節(jié)方式無法實現(xiàn)實時、準確的調節(jié)，人為操作存在不確定性，大大限制了循環(huán)水泵節(jié)能運行效果。將一臺循環(huán)水泵改為變頻控制，以最經(jīng)濟真空為控制目標，實時調整循環(huán)水流量。,汽輪機冷端系統(tǒng)節(jié)能技術改造,冷卻塔節(jié)能旋轉式噴濺裝置改造反映噴濺裝置性能指標有：泄流能力、噴濺范圍、淋水均勻性。目前火電廠冷卻塔噴濺裝置大多配置反射型，易堵塞、掉頭，工作效果較差。將現(xiàn)有噴濺裝置改為節(jié)能旋轉式噴濺裝置（已列入國家節(jié)能技術推廣目錄），可降低出塔水溫1.5以上，提高凝汽器真空0.5kPa以上。,汽輪機冷端系統(tǒng)節(jié)能技術改造,膠球清洗裝置改造傳統(tǒng)膠球清洗裝置缺點：一次投球率較低；收球效果不能保證；對凝汽器管束中間區(qū)域清洗效果較好，兩側渦流區(qū)清洗效果較差。將現(xiàn)有噴濺裝置改為CQM膠球清洗裝置，一次投球5000個以上，清洗效果較好。,汽輪機冷端系統(tǒng)節(jié)能技術改造,汽輪機低壓排汽通道優(yōu)化改造降低汽輪機排汽壓力是電廠提高機組經(jīng)濟性、實現(xiàn)節(jié)能減排的最直接、最有效的方法之一。除在運行中提高凝汽器真空以降低排汽壓力外，通過排汽通道優(yōu)化、促使汽輪機排汽在進入凝汽器冷卻管束時的流場分布盡量合理，可充分發(fā)揮凝汽器冷卻管的有效換熱面積、增加凝汽器實際總體換熱系數(shù)，最終達到降低排汽壓力、提高機組運行經(jīng)濟性的目的。凝汽器冷卻管汽側換熱系數(shù)隨汽流速度升高而上升，并在汽流速度為4050m/s時達到最高，汽流速度繼續(xù)升高，汽側換熱系數(shù)將不再變化，同時汽阻必然增加。同理，若凝汽器冷卻管束入口蒸汽流場有較大的低速區(qū)甚至是漩渦區(qū)存在，那么該區(qū)域的換熱系數(shù)必然偏小。也就是說，冷卻管汽側汽流速度過高，不會提高換熱系數(shù)，反而增加汽阻；冷卻管汽側汽流速度過低（甚至為漩渦），該區(qū)域換熱系數(shù)必然降低。上述兩種情況都不利于凝汽器性能的提高。若采取措施將高速汽流（速度高于50m/s）區(qū)的部分蒸汽分配到上述低速區(qū)（相當于“削峰填谷”），不僅降低高速區(qū)的汽阻，又可以提高原低速區(qū)管束換熱系數(shù)，從而實現(xiàn)凝汽器的總體傳熱系數(shù)和換熱效果的改善，最終達到降低排汽壓力，提高機組經(jīng)濟性的目的。凝汽器喉部布置的抽汽管道、7#和8#低加、眾多支撐管以及小機排汽等可能對主機排汽流場產生不良影響，進而導致汽輪機排汽在凝汽器冷卻管束的分布不盡合理，在一定程度上制約了凝汽器的冷卻效果，針對汽輪機排汽通道進行有限元分析，制定相應的優(yōu)化方案，改變汽流進入凝汽器冷卻管束的流場，以提高凝汽器的換熱性能。除在運行中提高凝汽器真空以降低排汽壓力外，通過排汽通道優(yōu)化、促使汽輪機排汽在進入凝汽器冷卻管束時的流場分布盡量合理，可充分發(fā)揮凝汽器冷卻管的有效換熱面積、增加凝汽器實際總體換熱系數(shù)，最終達到降低排汽壓力、提高機組運行經(jīng)濟性的目的。,汽輪機冷端系統(tǒng)節(jié)能技術改造,冷卻塔兩機一塔改造目前火電機組利用小時數(shù)較低，機組備用時間延長，再考慮機組大小修等因素，冷卻塔閑置時間較多。將兩臺涼水塔水池通過暗渠連接，兩臺機組涼水塔上水管路連接起來。在一臺機組停運時，可以充分利用備用涼水塔的資源，約增大一倍的涼水塔面積，有效的降低出塔水溫。,汽輪機冷端系統(tǒng)節(jié)能技術改造,空冷機組加裝尖峰冷卻器改造空冷機組夏季運行背壓高，機組帶負荷困難，經(jīng)濟性降低。在有穩(wěn)定水源的條件下，可加裝尖峰冷卻器，分流一部分汽輪機排汽，降低凝汽器背壓。冷卻水有開式水冷卻和閉式機力通風塔兩種冷卻方式?？绽錂C組加裝霧化噴淋裝置改造空冷機組夏季運行背壓高，機組帶負荷困難，經(jīng)濟性降低。利用除鹽水向空冷島內部翅片噴淋，可以降低背壓，改善帶負荷能力。,汽輪機冷端系統(tǒng)節(jié)能技術改造,空冷島采用冬季防凍監(jiān)控系統(tǒng)針對直接空冷系統(tǒng)在冬季出現(xiàn)的防凍問題，以數(shù)學模型為基礎，以基管內壁平均溫度與過冷度為判斷基準，準確計算出空冷島結冰時對應的機組背壓，編制出空冷防凍及背壓優(yōu)化運行指導系統(tǒng)，該系統(tǒng)在保證機組空冷系統(tǒng)不結冰的情況下，可使機組運行背壓降低1KPa左右，項目具有較高的經(jīng)濟效益。空冷三角形散熱器加裝導流板由于空冷風機的出口流速為旋轉的切向流動，所以導致進入三角形散熱面的冷卻風流速很不均勻，局部處于旋轉渦動中，使換熱效果嚴重惡化，所以增加導流板引導風的動能合理利用，使整個換熱面的流場分布均勻，換熱均勻性和換熱能力提高，一般可以使汽輪機的排汽溫度下降1.4，真空提高1.6kPa。,汽輪機供熱系統(tǒng)節(jié)能技術改造,機組（空冷、濕冷）高背壓雙轉子供熱改造新加工一個低壓缸轉子（2*4級），冬季供熱前更換?？梢蕴岣叩蛪焊着牌麥囟戎?0，不足則由汽輪機抽汽供熱網(wǎng)加熱器補充加熱。供熱初期采暖用量小，高背壓運行機組帶負荷能力下降，經(jīng)濟性降低。另外機組背壓高、負荷低時蒸汽容積流量過小會導致低壓缸葉片應力集聚上升，長時間會導致葉片裂紋甚至斷裂。在改造時可對凝汽器進行改造，一部分冷卻水保持原循環(huán)至冷卻塔，并增加安全、經(jīng)濟監(jiān)控軟件：機組發(fā)電效益為正或背壓高威脅機組安全運行時，該路冷卻水接通。小型機組低真空循環(huán)水供熱小型機組（50MW及以下）可以直接采用低真空循環(huán)水供熱。目前國內已有125MW機組成功實施。該技術適用于一級管網(wǎng)。低真空循環(huán)水供熱也要注意容積流量過小導致低壓缸葉片應力急劇上升問題。,汽輪機供熱系統(tǒng)節(jié)能技術改造,熱網(wǎng)循環(huán)水泵背壓機驅動改造熱網(wǎng)循環(huán)水泵采用背壓機驅動，300MW機組汽源采用中壓缸排汽，背壓機排汽接入熱網(wǎng)加熱器，可以降低廠用電率。降低工業(yè)用汽（采暖用汽）節(jié)流損失技術改造汽輪機工業(yè)抽汽與用戶用汽參數(shù)不匹配，采用減溫減壓的方法，汽輪機抽汽（300MW機組中排）壓力過高，與熱網(wǎng)加熱器進汽參數(shù)不匹配，需要節(jié)流進汽門。以上均會導致蒸汽的節(jié)流損失增加，經(jīng)濟性降低。將抽汽驅動發(fā)電機