浅析机组汽机热力系统优化改进应用分析

【摘要】热力系统是汽轮机组的核心部分，其性能对汽轮机组的能耗、效率、排放量等都有直接影响。在我国当前可持续发展的战略背景下，对汽轮机组进行节能减排的优化改进势在必行，而针对热力系统进行优化改进是实现汽轮机组整体节能减排的有效途径。因此，本文将以300MW的汽轮机组为例，讨论汽轮机组的热力系统改进措施，通过对汽机本体、疏水系统、轴封系统、辅助蒸汽系统的分别优化，提升热力系统的整体性能，希望能最终实现汽轮机组的节能减排。

【关键词】汽轮机组；热力系统；优化改进

我国目前使用的汽轮机组仍以煤炭为主要能源，不仅能源消耗居高不下，而且污染物的排放量大，机组能效有限，这与当下的社会需求不符。产生这种情况的主要原因是我国目前使用的汽轮机组中有相当一部分过于老旧，热力系统运行故障频发，令原本就不高的机组性能更难以发挥。为了改善这种情况，国外发达国家通常会对老旧的汽轮机组进行改造，对老式汽轮机组热效率和节能减排的提升有非常好的效果。该措施花费低、效果好，因此在我国也得到了一定的应用和推广。

一、汽轮机组的热力系统概述

汽轮机组的型号很多，本文仅以某国产引进型的300MW汽轮机组为例。这种引进型的汽轮机组包括高压缸、中压缸和低压缸，由于在结构和参数方面都有很强的特殊性，所以在改造方面的问题比较多。汽轮机组的热力系统属于中间循环系统，利用再热、回热系统保证热力的循环，主要构件包括汽机本体与疏水系统，轴封系统和辅助蒸汽系统也对总体的热力系统有较大影响，需要进行改进。

二、优化改进汽机本体

（一）冷却蒸汽管的优化改进

汽机的高中压缸之间存在冷却蒸汽管，但前人的试验已经证实，该管段没有实际作用，反而会导致不必要的能量损失，较新出厂的汽轮机组已经取消了该构件，但旧式的汽轮机组中该构件依然存在。因此，有必要在优化改进时取消该蒸汽管，降低工质能量损失，这样一来不仅提高能效，而且对上下缸的运行温差有很明显的改善作用。

（二）放汽管的优化改进

在1号和2号两个高压导汽管之间存在放汽管，但是由于这两个高压导汽管的距离非常近，所以内部并不会积聚其太多的蒸汽，即使主汽门关闭，高压缸调节级的后面也安有疏水阀，可以将这少量蒸汽及时排除出去。因此，该放汽管同样可以取消，以抑制阀门内漏，降低蒸汽损失。

（三）汽封间隙的优化改进

调节级动叶的叶根和叶顶存在汽封间隙，在传统的机组里，该汽封间隙为2.5毫米左右，为了进一步令调节级的效率得到提升，该间隙可缩短为1.2毫米。不过汽封间隙减小，动静摩擦的发生几率有增高的可能，但实测可知该改进措施未对机组的正常运作产生危害，所以可以实行。

（四）阻汽片间隙的优化改进

高压缸的内外缸夹层部位安有挡汽环，此处镶嵌有径向的阻汽片，为了优化汽机，该阻汽片的间隙需要严格控制。具体来说应控制在4毫米，上下波动区间不得超过0.5毫米，这样才能控制夹层部位的蒸汽流动。

三、优化改进疏水系统

（一）蒸汽管上疏水设备的优化改进

蒸汽管可以分为主热蒸汽管和再热蒸汽管，二者均存在疏水阀、疏水管等疏水设备，其中主蒸汽管母管部位的疏水管可以取消，高压主蒸汽管门前部位的疏水则可以合并，再热蒸汽管、高压导管、中压导管等处的疏水设备也可以分别合并。这种合并行为旨在减少疏水阀的阀门数量，降低阀门内漏引发的热能损失。不过需要注意的是，因为疏水点和疏水阀门减少了，所以汽机的防进水要求也提高了，所以该种改造需要额外增添防进水措施。

（二）高压缸上排气设备的优化改进

汽轮机组启动中压缸时，需要用到安装在高压缸上的排气通风阀，但是本文所示汽轮机组在中压缸冲转之后，需要等汽机转速达到每分钟2650转才能进行倒缸操作，换言之，中压缸的启动功能是一个无效功能。因此，可以直接取消该通风阀，还可以尽量保留高压蒸汽。

（三）整体疏水管道的优化改进

为了令工质热能的利用更充分，可以优化布置整体的疏水管道。具体来说：首先，直接排给凝汽器的高能级疏水可以先引导到低能级管段，以实现再利用；其次，多余、无效的疏水管要全部取消，低效的疏水管则可以考虑合并；第三，适当增加手动隔离阀的数量，降低气动疏水阀泄漏引起的损失。

（四）自动疏水器的应用

备用管道、暖管的疏水如果通过自动疏水器来实现，可以获得更高的控制程度，优化热力系统能效。自动疏水器可以在积水高度达到固定标准时，自行开始排水，尤其是在轴封、小机、辅汽这些系统中，自动疏水器和周围环境基本能保持温度一致，基本没有工质泄漏，抑制了蒸汽损失。因此，这些系统的疏水装置尽量选用自动疏水器是一种简单、有效的优化措施。

四、优化改进轴封系统

（一）针对布莱登汽封的优化改进

该改造比较容易出现问题，因此在改造时更应谨慎，但由于机组正常运行期间，布莱登汽封是闭合的，汽封间隙非常小，漏气量低，而且启停时的张开间隙远高于临界转速振动值，所以磨损程度低，经济性好，有很高的改造价值。有必要改造成布莱登汽封的汽封有12道，其中比较典型的包括中压平衡盘处、高压排汽平衡盘处、高压缸前等位置的汽封和轴封。

（二）针对加热器与溢流管的优化改进

轴封加热器原本的面积仅有70平方米，将其扩大改造到110平方米后，加热器可以承受更大的负压，令进出水获得更高的温升。同样，轴封溢流管也需要进行面积的扩增，以令工质热能利用率得到提高。

五、优化改进辅助蒸汽系统

辅助蒸汽系统的优化改进主要针对的是其疏水系统，具体来说，取消了疏水扩容器，疏水不再是接入定排，而是排入凝汽器；用自动疏水器代替疏水阀，以引导疏水排进凝汽器。该改造的机理在于利用自动疏水装置，保持了辅助蒸汽系统的热备用状态，减少了手动控制时排入凝汽器的蒸汽量。另一方面，疏水扩容器的取消也对工质损失有抑制作用。

结语

汽轮机组的工作环境比较特殊，因此对机组性能的要求比较严格，而不同型号的机组在结构功能上也存在一定的差异。因此针对汽轮机组热力系统进行的优化改进不能只以理论为参考依据，必须在事先对欲改造的汽轮机组进行充分的调研，了解其实际的构造特征和性能参数，在制定了优化改进方案之后还要进行适当的试验，确保改造方案没有问题，之后才能依照方案进行优化改进。在改造完成之后，还需要进行一段时期的试运行，记录运行数据，确认改造效果。

参考文献

[1]孙奉仲.大型汽轮机运行[M].北京：中国电力出版社，2005.

[2]国家电力公司热工研究院.嘉兴发电有限责任公司1号汽轮机组设备安全经济性完善改进试验及评价[R].2001.

[3]郭民臣.电厂热力系统分析方法的研究与发展现状[MJ.热力发电，2001（6）.

[4]王宝民.秦电300MW汽轮机组热力系统优化研究[D].华北电力大学，2010.

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