汽輪機(jī)節(jié)能技術(shù)改造

1、汽輪機(jī)節(jié)能改造技術(shù) 華電國(guó)際技術(shù)服務(wù)中心 宗緒東 2015.8 節(jié)能技術(shù)改造的目的、類型及注意事項(xiàng) 目的 節(jié)能技術(shù)改造是火電廠采用先進(jìn)的新技術(shù)、新工藝、新設(shè) 備、新材料等對(duì)汽輪機(jī)原有系統(tǒng)、設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化改造，從 而達(dá)到降低能耗和成本，提高經(jīng)濟(jì)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(xiàng) 要結(jié)合發(fā)電廠設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀況。 技改應(yīng)保證設(shè)備的運(yùn)行可靠性和安全性為原則。 對(duì)新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備的應(yīng)用情況要進(jìn)行充分調(diào)研， 技改方案要進(jìn)行論證。 投資回收期一般不超過(guò)3年。 汽輪機(jī)本體系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造 亞臨界機(jī)組提參數(shù)改造 鍋爐提升參數(shù)改造，通過(guò)將亞臨界機(jī)組主蒸汽及再熱蒸汽提高到

2、超 臨界機(jī)組水平（566），其中鍋爐需調(diào)整各級(jí)受熱面并優(yōu)化布置， 汽輪機(jī)實(shí)施通流改造與增容改造，發(fā)電機(jī)配套實(shí)施增容改造，主要 是鍋爐側(cè)進(jìn)行配套改造。 改造后汽輪機(jī)熱耗下降300kJ/kWh以上。鄒縣電廠、十里泉電廠 330MW機(jī)組已經(jīng)啟動(dòng)該項(xiàng)目。 汽輪機(jī)通流部分增容改造 采用全三維氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)流暢設(shè)計(jì)，靜葉采用后加載葉型、復(fù)合 彎扭葉片，動(dòng)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?。徊捎眯滦推猓ú既R登、刷式汽封等），降低汽封漏 汽損失；提高末級(jí)根部反動(dòng)度，利于變工況運(yùn)行，提高機(jī)組低負(fù)荷 工況運(yùn)行的穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，

3、改善機(jī)組調(diào)峰性能；末級(jí)葉片采用先 進(jìn)的自帶圍帶自鎖結(jié)構(gòu)，提高葉片安全可靠性。 改造后汽輪機(jī)熱耗降低300kJ/kWh以上，目前華電國(guó)際機(jī)組已基本 改造完畢。 汽輪機(jī)本體系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)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(diào)節(jié)級(jí)密封結(jié) 構(gòu)，縮小汽封間隙；合理縮小噴嘴組通流面積；改進(jìn)噴 嘴組汽道加工工藝，提高加工精度；采用定制式設(shè)計(jì)技 術(shù)，改進(jìn)噴嘴組的裝配工藝，確保調(diào)節(jié)級(jí)動(dòng)靜葉片匹配 良好。如上汽廠H156型300MW機(jī)組，高調(diào)門通流面積應(yīng) 是噴嘴通流板面積的2.2倍 ，比值過(guò)小則導(dǎo)致調(diào)門節(jié)流損 失增大。 目的：低負(fù)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

4、門濾網(wǎng)所有孔徑面積應(yīng)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(jī)本體系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造 高調(diào)門調(diào)節(jié)方式優(yōu)化改造 噴嘴配汽控制機(jī)組，在滿足AGC要求下合理設(shè)置閥門重疊度，進(jìn)行定滑壓運(yùn)行優(yōu)化試 驗(yàn)，并進(jìn)行真空修正。 復(fù)合配汽機(jī)組應(yīng)改為順序閥控制。 節(jié)流配汽機(jī)組應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化，保持高調(diào)門45%-55%運(yùn)行或高調(diào)門全開(kāi)。目前有的機(jī)組 調(diào)門大部分負(fù)荷段高調(diào)門開(kāi)度在30%左右，不僅造成高調(diào)門后壓力降低，循環(huán)熱效率 降低，而且還導(dǎo)致高壓缸效率大幅度下降。600MW以上機(jī)組可進(jìn)行凝結(jié)水調(diào)頻和補(bǔ) 氣閥聯(lián)合優(yōu)化試驗(yàn)；可結(jié)合0號(hào)高加改造，運(yùn)行中結(jié)合高加進(jìn)汽量調(diào)整，可以保持高 調(diào)門全開(kāi)，補(bǔ)氣閥始

5、終關(guān)閉。 阿斯彭氣凝膠保溫改造 汽輪機(jī)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(diǎn)： 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(shí)不會(huì)造成保溫結(jié)構(gòu)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(lái)的防水優(yōu)勢(shì)可有 效應(yīng)對(duì)潮濕環(huán)境、間歇操作流程及蒸汽管線設(shè)備，有效地預(yù)防管線、設(shè)備的腐蝕。 良好的機(jī)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

6、度低，容易裁剪、安裝。 可重復(fù)使用，壽命達(dá)20年。 汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造 外置式蒸汽冷卻器優(yōu)化改造 600MW及以上容量機(jī)組可增設(shè)外置式蒸汽冷卻器（已投產(chǎn)機(jī)組改造 應(yīng)進(jìn)行熱平衡核算），利用三段抽汽的過(guò)熱度，加熱1號(hào)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(hào)高壓加熱器改造 上汽西門子600MW及以上機(jī)組，設(shè)計(jì)帶有補(bǔ)汽閥，可采用外三經(jīng)驗(yàn) ，進(jìn)行增加0號(hào)高加改造，汽源從補(bǔ)汽閥前接出，為可調(diào)抽汽。該技 術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)的給水回?zé)峒夹g(shù)的拓展，通過(guò)增加調(diào)節(jié)式高壓抽汽，維 持低負(fù)荷下的給水溫度盡可能不降低或減少降幅，提高經(jīng)濟(jì)性，大 大減少了低負(fù)荷下鍋爐省煤器出口煙溫的降幅，能

7、夠徹底解決脫硝 系統(tǒng)在低負(fù)荷下必須退出的問(wèn)題；0號(hào)高加抽汽調(diào)節(jié)閥具有快速改變 高壓抽汽的能力，能顯著改善機(jī)組的調(diào)頻響應(yīng)特性；另外低負(fù)荷下 汽輪機(jī)抽汽量的增加還能提高機(jī)組的運(yùn)行效率。 東汽、哈汽等機(jī)組改造，需在高壓缸開(kāi)孔抽汽。 汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造 疏水系統(tǒng)低加疏水泵優(yōu)化改造 300MW機(jī)組普遍存在6號(hào)、7號(hào)低加疏水不暢通現(xiàn)象，運(yùn) 行中采用降低接入低加疏水高度，取消調(diào)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(wèn)題，而且熱量回收 ，提高經(jīng)濟(jì)性（耗電率基本無(wú)變化） 600MW及以上機(jī)組設(shè)計(jì)應(yīng)增加疏水泵方案，約可降低 10kJ/kW.h。

8、 軸封溢流接入位置改造 很多機(jī)組軸封溢流接入凝汽器，僅回收工質(zhì)，未回收熱量 ，而且造成凝汽器熱負(fù)荷增加。 應(yīng)將軸封溢流改至7號(hào)低壓加熱器。 汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造 凝結(jié)水系統(tǒng)優(yōu)化改造 凝結(jié)水供汽動(dòng)給水泵密封水優(yōu)化改造 凝結(jié)水供冷渣器冷卻水改造 汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造 過(guò)熱器減溫水接入位置改造 很多機(jī)組過(guò)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(guò)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(jī)冷端系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造 高效真空泵系統(tǒng)改造 國(guó)內(nèi)電廠配置水環(huán)式真空泵存在問(wèn)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(huì)影響凝汽器真空

9、；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(jī)組凝汽器真空提高約0.2kPa，徹 底解決真空泵汽蝕問(wèn)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(jī)冷端系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造 高效真空泵運(yùn)行提高真空原理圖 汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)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(jí)機(jī)組因凝汽器結(jié)構(gòu)不同，設(shè)計(jì)串聯(lián)運(yùn)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(jí)機(jī)組設(shè)計(jì)為串聯(lián)抽空氣的應(yīng)改為并聯(lián)（可結(jié) 合高效真空泵組改造）。 汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造 循環(huán)水泵變頻及冷端優(yōu)化改造 目前火電廠機(jī)組配置循環(huán)水泵多為

10、高低速調(diào)節(jié)，采用人工啟、停循 環(huán)水泵或進(jìn)行高、低速切換來(lái)進(jìn)行冷卻水量調(diào)整，這種調(diào)節(jié)方式無(wú) 法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的調(diào)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(yùn)行效果。 將一臺(tái)循環(huán)水泵改為變頻控制，以最經(jīng)濟(jì)真空為控制目標(biāo)，實(shí)時(shí)調(diào) 整循環(huán)水流量。 汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造 冷卻塔節(jié)能旋轉(zhuǎn)式噴濺裝置改造 反映噴濺裝置性能指標(biāo)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(zhuǎn)式噴濺裝置（已列入國(guó)家節(jié)能技術(shù)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(jī)冷端系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造 膠球清洗

11、裝置改造 傳統(tǒng)膠球清洗裝置缺點(diǎn)：一次投球率較低；收球效果不能保證；對(duì) 凝汽器管束中間區(qū)域清洗效果較好，兩側(cè)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(gè)以上，清 洗效果較好。 汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造 汽輪機(jī)低壓排汽通道優(yōu)化改造 降低汽輪機(jī)排汽壓力是電廠提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的最直接、最有效的方法 之一。除在運(yùn)行中提高凝汽器真空以降低排汽壓力外，通過(guò)排汽通道優(yōu)化、促使汽輪 機(jī)排汽在進(jìn)入凝汽器冷卻管束時(shí)的流場(chǎng)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(shí)際總體換熱系數(shù)，最終達(dá)到降低排汽壓力、提高機(jī)組運(yùn)行 經(jīng)濟(jì)性的目的。 凝汽器冷卻管汽側(cè)

12、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(shí)達(dá) 到最高，汽流速度繼續(xù)升高，汽側(cè)換熱系數(shù)將不再變化，同時(shí)汽阻必然增加。同理， 若凝汽器冷卻管束入口蒸汽流場(chǎng)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(shuō)，冷卻管汽側(cè)汽流速度過(guò)高，不會(huì)提高換熱系數(shù)，反而增 加汽阻；冷卻管汽側(cè)汽流速度過(guò)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(dāng)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(shí)現(xiàn)凝汽器的總體傳熱系數(shù)和換熱效果的改善

13、，最終達(dá)到降低排汽壓力，提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)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(jī)排汽等可能對(duì)主機(jī) 排汽流場(chǎng)產(chǎn)生不良影響，進(jìn)而導(dǎo)致汽輪機(jī)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(duì)汽輪機(jī)排汽通道進(jìn)行有限元分析，制定相 應(yīng)的優(yōu)化方案，改變汽流進(jìn)入凝汽器冷卻管束的流場(chǎng)，以提高凝汽器的換熱性能。除 在運(yùn)行中提高凝汽器真空以降低排汽壓力外，通過(guò)排汽通道優(yōu)化、促使汽輪機(jī)排汽在 進(jìn)入凝汽器冷卻管束時(shí)的流場(chǎng)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(shí)際總體換熱系數(shù)，最終達(dá)到降低排汽壓力、提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的 目的。 汽輪機(jī)冷端

14、系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造 冷卻塔兩機(jī)一塔改造 目前火電機(jī)組利用小時(shí)數(shù)較低，機(jī)組備用時(shí)間延長(zhǎng)，再考慮機(jī)組大 小修等因素，冷卻塔閑置時(shí)間較多。 將兩臺(tái)涼水塔水池通過(guò)暗渠連接，兩臺(tái)機(jī)組涼水塔上水管路連接起 來(lái)。在一臺(tái)機(jī)組停運(yùn)時(shí)，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(jī)冷端系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造 空冷機(jī)組加裝尖峰冷卻器改造 空冷機(jī)組夏季運(yùn)行背壓高，機(jī)組帶負(fù)荷困難，經(jīng)濟(jì)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(jī)排汽，降低 凝汽器背壓。冷卻水有開(kāi)式水冷卻和閉式機(jī)力通風(fēng)塔兩種冷卻方式。 空冷機(jī)組加裝霧化噴淋裝置改造 空冷機(jī)組夏季運(yùn)行背壓高，機(jī)組帶負(fù)荷困難

15、，經(jīng)濟(jì)性降低。 利用除鹽水向空冷島內(nèi)部翅片噴淋，可以降低背壓，改善帶負(fù)荷能力。 汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造 空冷島采用冬季防凍監(jiān)控系統(tǒng) 針對(duì)直接空冷系統(tǒng)在冬季出現(xiàn)的防凍問(wèn)題，以數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，以 基管內(nèi)壁平均溫度與過(guò)冷度為判斷基準(zhǔn)，準(zhǔn)確計(jì)算出空冷島結(jié)冰時(shí) 對(duì)應(yīng)的機(jī)組背壓，編制出空冷防凍及背壓優(yōu)化運(yùn)行指導(dǎo)系統(tǒng)，該系 統(tǒng)在保證機(jī)組空冷系統(tǒng)不結(jié)冰的情況下，可使機(jī)組運(yùn)行背壓降低 1KPa左右，項(xiàng)目具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。 空冷三角形散熱器加裝導(dǎo)流板 由于空冷風(fēng)機(jī)的出口流速為旋轉(zhuǎn)的切向流動(dòng)，所以導(dǎo)致進(jìn)入三角形 散熱面的冷卻風(fēng)流速很不均勻，局部處于旋轉(zhuǎn)渦動(dòng)中，使換熱效果 嚴(yán)重惡化，所以增加導(dǎo)流板引導(dǎo)風(fēng)的動(dòng)能合

16、理利用，使整個(gè)換熱面 的流場(chǎng)分布均勻，換熱均勻性和換熱能力提高，一般可以使汽輪機(jī) 的排汽溫度下降1.4，真空提高1.6kPa。 汽輪機(jī)供熱系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造 機(jī)組（空冷、濕冷）高背壓雙轉(zhuǎn)子供熱改造 新加工一個(gè)低壓缸轉(zhuǎn)子（2*4級(jí)），冬季供熱前更換。可以提高低壓缸排汽溫度至 80，不足則由汽輪機(jī)抽汽供熱網(wǎng)加熱器補(bǔ)充加熱。 供熱初期采暖用量小，高背壓運(yùn)行機(jī)組帶負(fù)荷能力下降，經(jīng)濟(jì)性降低。另外機(jī)組背壓 高、負(fù)荷低時(shí)蒸汽容積流量過(guò)小會(huì)導(dǎo)致低壓缸葉片應(yīng)力集聚上升，長(zhǎng)時(shí)間會(huì)導(dǎo)致葉片 裂紋甚至斷裂。在改造時(shí)可對(duì)凝汽器進(jìn)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(jì)監(jiān)控軟件：機(jī)組發(fā)電效益為正或背壓高威

17、脅機(jī)組安全運(yùn)行時(shí)，該路 冷卻水接通。 小型機(jī)組低真空循環(huán)水供熱 小型機(jī)組（50MW及以下）可以直接采用低真空循環(huán)水供熱。目前國(guó)內(nèi)已有125MW 機(jī)組成功實(shí)施。該技術(shù)適用于一級(jí)管網(wǎng)。 低真空循環(huán)水供熱也要注意容積流量過(guò)小導(dǎo)致低壓缸葉片應(yīng)力急劇上升問(wèn)題。 汽輪機(jī)供熱系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)改造 熱網(wǎng)循環(huán)水泵背壓機(jī)驅(qū)動(dòng)改造 熱網(wǎng)循環(huán)水泵采用背壓機(jī)驅(qū)動(dòng)，300MW機(jī)組汽源采用中壓缸排汽，背壓機(jī)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(shù)改造 汽輪機(jī)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(jī)抽汽（ 300MW機(jī)組中排）壓力過(guò)高，與熱網(wǎng)加熱器進(jìn)汽參數(shù)不匹配，需要節(jié)流進(jìn)汽門。以 上均會(huì)導(dǎo)致蒸汽的節(jié)流損失增加，經(jīng)濟(jì)性降低。 將抽汽驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，