300 MW机组揭缸提效经济性分析

郑卫平

（大唐太原第二热电厂，山西 太原 030041）

大唐太原第二热电厂10#机为上海汽轮机有限公司生产的CZK300-16.7/0.343/538/538亚临界、单轴、中间再热、双缸双排汽、空冷、抽汽凝汽式空冷机组。高、中压部分采用合缸反流结构，低压部分采用双流反向结构。

由于结构原因，高中压平衡活塞汽封直径大、两侧压差大，温度高，也是最容易发生碰磨的位置，因此，平衡活塞汽封间隙太小，对机组的热耗影响较大。检修前其汽封间远远超过设计值，直接影响到高压缸的效率，使得中压缸通流效率的计算值比实际值要高。高中压平衡活塞汽封漏气不仅造成能量损失，使机组热耗值偏大，直接影响机组的效率和经济性。轴端汽封的漏汽，会增大润滑油中的水分含量，低压缸轴端汽封间隙大，会降低排汽装置的真空，从而对机组热经济性和安全性产生很大影响。

1 10#机组在改造前存在的问题

1.1 汽封间隙大，高、中、低压缸效率低对机组经济性的影响

山西电力科学院对10#机组进行大修前的性能试验，机组热耗率为8 548.49 kJ/kWh。高、中、低压缸效率分别为77.299%、92.405%、85.251%（设计值分别为 84.24%、91.97%、92.27%）。大修前机组热耗率比设计值8 212.2 kJ/kWh高出336.29 kJ/kWh。

造成机组热效率和缸效与设计值有如此大的偏差的原因，主要是由于机组通流部分达不到设计值，过桥汽封和叶顶、隔板汽封漏气严重。

1.2 阀门内漏对机组经济性的影响

各种疏水阀至排汽装置有内漏现象，使机组热经济性降低、煤耗增大。

1.3 机组真空严密性不合格对机组经济性的影响

真空严密性为470 Pa/min（轴封压力32.1kPa，负荷在256MW），真空严密性的不合格，严重影响机组的经济运行。

通过分析，公司决定在本次揭缸提效的改造中，重点解决以下几方面的问题：①更换高中压过桥汽封、隔板汽封、叶顶汽封，汽封间隙值的调整按照设计值的下线进行；②解体检查全部内漏阀门，对无法修复的阀门进行更换；③将提高机组真空严密性作为本次改造的重点攻关项目，力争在改造后达到100 Pa/min以内。

2 本次揭缸提效采用的先进技术

为了彻底消除高中压过桥汽封泄漏，经过调研决定使用大连华鸿的侧齿汽封，为了消除高中压轴端汽封泄漏，采用了哈尔滨通能接触式汽封，下面就这两种汽封与普通的梳齿汽封作一比较。

2.1 传统迷宫式汽封的结构和密封机理

传统迷宫式汽封的结构是，从侧面看就像一把梳子，所以又叫梳齿迷宫式汽封。其密封机理是由高低相间齿与轴高低凸台交错配合，轴与齿之间形成一系列节流间隙和膨胀空腔压力气体每通过一道密封齿后可以顺滑的在迷宫腔内涡动，动能转化热能，使焓值恢复到接近间隙前的水平。而压力不能恢复到原来的压力。汽体每通过一道密封齿，压力会逐级下降，从而起到密封作用。

2.2 TK节点式侧齿迷宫汽封的结构和密封机理

侧齿迷宫式汽封是在保持传统迷宫式汽封的外形加工尺寸的前提下，分别在汽封腔室的底部和进汽侧侧部加工齿槽。其密封机理是压力汽体经过汽封齿间隙进入迷宫腔，通过汽封腔室增加在底部和进汽侧侧部加工齿槽的阻挡，以加大迷宫腔的容积和摩阻效应。

2.3 接触式汽封的结构和密封机理

接触式汽封是在保持传统迷宫式汽封的外形加工尺寸的前提下，在汽封块中部开一道宽槽，在宽槽内嵌入具有自润滑性的特种复合材料，耐高温700℃，耐腐蚀的汽封带。其密封机理是压力汽体经过汽封齿间隙进入迷宫腔，由于汽封中部腔室增加了具有润滑性的特种复合材料、耐腐蚀的汽封带的阻挡（与转子的间隙为0～0.10 mm），加大迷宫腔摩阻效应，有效地防止轴封漏空，提高了真空度。

3 具体改造方案

（1）中压隔板汽封2～4级更换为侧齿汽封，总共3圈。

（2）高中压缸过桥汽封高压平衡活塞5圈，中压平衡活塞2圈、高压排汽平衡活塞3圈全部更换为侧齿汽封，总共10圈。

（3）高中压缸前后轴端汽封前后各4圈，其中，里面3圈更换为侧齿汽封，最外1圈更换为接触式汽封，这样在保证安全的同时又能保证经济运行。

（4）低压缸轴端汽封两侧前、后各4圈，更换为接触式汽封，总计8圈。

（5）对机组内漏阀门逐个进行解体、研磨，冲刷严重的予以更换，并在各疏排水、汽门后增加温度测点进行在线监控。

4 施工工艺、技术措施及质量标准

对照图纸校核尺寸，对每块汽封块检查试装，同时按图纸顺序的编号对照打字头，防止在调整过程中出错，造成返工。设备解体后，将汽封套、隔板汽封中的一般汽封拆除，将槽道清扫打磨干净，转子找中心合格后，找汽封套、隔板洼窝中心。标准：汽封套：左右a-b+0.1 mm，底部c0.05 mm；隔板：左右a-b+0.05 mm，上下只允许偏下数值不大于0.05 mm，洼窝合格后试装新汽封环，调整各部间隙。

5 揭缸提效改造后效果对比

见表1。

表1 10#机组改造后效果对照表

6 排汽缸和排汽装置的连接焊口泄漏

（1）本次大修时，在低压缸排汽装置的喉部用特殊胶进行涂抹，以消除喉部泄漏的问题。

（2）给水泵密封水回水管泄漏真空，原因是多级水封效果不太理想，主要是水封高度低，在机组高真空下，从给水泵轴封处将空气吸到排气装置。本次大修时，将给水泵的密封水回水管在原来的基础上加高3.5 m左右，这样就大大减少了空气吸入排汽装置的机会。

（3）轴抽冷却器疏水现在经过水封以后，被吸入排汽装置，由于疏水进入排汽装置的入口比较低，排汽装置的吸力太大，使水封里的水一起吸入排汽装置，起不到密封作用，在运行中使大量空气漏入排汽装置，使真空严密性偏高。为了彻底解决此问题，本次大修准备在轴抽疏水至排汽装置出加一水封筒，同时在疏水管上加一个手动调整门，便于在开机后水封注水使用。

（4）经过上述系统改造，10#机真空严密性有了大幅下降，开机后真空严密性试验达到52 Pa/min的优秀指标，机组正常运行时，由原来的两台真空泵变为只转1台真空泵就能维持机组的正常真空，节约了厂用电，每台真空泵电机160 kW，每年停运1台真空泵就能节约12×30×24×160×0.33＝45.61万元。

7 结论

（1）10#机揭缸提效，经过更换、调整汽封间隙至制造厂家下限值，并对特别位置的汽封改进后，降低机组热耗率260.91kJ/kWh，大大调高了机组的安全性、经济性。

（2）由于采用了接触式汽封，轴封漏汽明显减少，大大降低了轴承润滑油的含水量，提高了低压缸排汽的真空，同时通过抬高改进给水泵密封水回水和轴封冷却器疏水至排汽装置的管道，使机组真空严密性达到了52 Pa/min的优秀指标，为机组的安全经济运行打下坚实的基础。

（3）通过改造前后各项指标的对照，汽轮机汽封的调整、改造后机组的缸效、性能、经济性得到明显提高，机组热耗有了显著下降。