汽輪機(jī)疏水系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能改造

萬(wàn) 躍，晏海能

(江蘇淮陰發(fā)電有限責(zé)任公司，江蘇淮安 223002)

江蘇淮陰發(fā)電有限公司3 號(hào)汽輪機(jī)為哈汽C300/N330-16.7/538/538 產(chǎn)品，型式為亞臨界一次中間再熱、單軸、高中壓合缸、雙缸雙排汽、抽汽凝汽式汽輪機(jī)。3 號(hào)汽輪發(fā)電機(jī)組于2008年4 月15 日投產(chǎn)，適逢煤碳價(jià)格快速上漲，發(fā)電的燃料成本已超出上網(wǎng)電價(jià)，因此江蘇淮陰發(fā)電有限公司加大了節(jié)能降耗的措施。加強(qiáng)燃料管理，積極爭(zhēng)取計(jì)劃煤，加強(qiáng)入廠煤的采、制、化管理，減少煤碳損耗；積極發(fā)展供熱，對(duì)300 MW機(jī)組，每供10 t/h 汽，煤耗能降低約1 g/（kW·h）以上。3號(hào)機(jī)從設(shè)計(jì)時(shí)就選用供熱機(jī)組，在四抽壓力偏低不能滿足用戶要求時(shí)，積極增加蒸汽流量，經(jīng)減溫減壓后供熱，以提高供熱量。深入挖潛，節(jié)能降耗，提高機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性[1]。

1 疏水系統(tǒng)

1.1 疏水系統(tǒng)閥門內(nèi)漏的原因

汽輪機(jī)缸體上及蒸汽管道上配備有疏水管道及氣動(dòng)閥門，按疏水管道內(nèi)的壓力等將疏水管道分別連接到高壓、次高壓、中壓和低壓疏水集管，各疏水集管經(jīng)疏水?dāng)U容器與凝汽器相連。在機(jī)組啟、停過(guò)程中，氣動(dòng)閥門打開，以及時(shí)排放汽輪機(jī)及管道內(nèi)蒸汽凝結(jié)成的水，確保機(jī)組安全運(yùn)行，機(jī)組正常運(yùn)行期間，氣動(dòng)閥門關(guān)閉。由于在啟、停過(guò)程中，疏水氣動(dòng)閥門的密封面一直被汽、水混合物沖刷，使閥門密封面受損，同時(shí)在正常運(yùn)行過(guò)程中，疏水氣動(dòng)閥門承受著極大的差壓，如汽機(jī)主蒸汽管道上的疏水氣動(dòng)閥門，差壓達(dá)16.8 MPa 左右（閥前蒸汽壓力可達(dá)16.7 MPa，閥后與真空狀態(tài)的凝汽器相連），因而氣動(dòng)閥門稍有不嚴(yán)，蒸汽就會(huì)泄漏。

3 號(hào)機(jī)投產(chǎn)之初就發(fā)現(xiàn)汽輪機(jī)一些疏水系統(tǒng)存在內(nèi)漏現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計(jì)，3 號(hào)汽輪機(jī)各疏水集管溫度都較高，內(nèi)漏嚴(yán)重的溫度高達(dá)356℃。通過(guò)疏水系統(tǒng)內(nèi)漏的蒸汽不經(jīng)汽輪機(jī)作功，而且直接排入凝汽器，增加了凝汽器的熱負(fù)荷，降低了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。經(jīng)試驗(yàn)，機(jī)組純凝狀況下供電煤耗達(dá)345 g/（kW·h）左右。因此解決這些閥門的內(nèi)漏非常必要。

1.2 疏水系統(tǒng)優(yōu)化的指導(dǎo)原則

（1）疏水系統(tǒng)設(shè)置的目的是及時(shí)排走系統(tǒng)內(nèi)部的積水，提高機(jī)組安全性，因此疏水系統(tǒng)優(yōu)化不得影響機(jī)組的安全性。

（2）在充分考慮安全的前提高下，部分疏水能取消的則取消。

（3）將壓力等級(jí)相同的兩路或兩路以上的疏水合并成一路，共用一只氣動(dòng)閥門，此時(shí)即使氣動(dòng)閥門仍然內(nèi)漏，但與兩路相比，漏量可明顯減少，達(dá)到了提高經(jīng)濟(jì)性的目的。

（4）在疏水氣動(dòng)閥門前加裝手動(dòng)閥。為防止在運(yùn)行過(guò)程中，氣動(dòng)閥門內(nèi)漏嚴(yán)重，可關(guān)閉手動(dòng)閥，減少漏汽量，提高經(jīng)濟(jì)性。

1.3 疏水優(yōu)化主要項(xiàng)目

（1）疏水管道合并，在母管上增加了疏水電動(dòng)閥和手動(dòng)閥。主要有一抽、二抽及三抽、四抽至除氧器及小機(jī)五抽、六抽電逆止閥后疏水與電動(dòng)閥前疏水合并成為一路，排本體疏水?dāng)U容器，疏水電動(dòng)閥前加裝手動(dòng)閥門。

（2）取消多余的疏水閥及管道系統(tǒng)。主要有1 號(hào)、2 號(hào)、3 號(hào)高加危急疏水管、5 號(hào)、6 號(hào)、7 號(hào)、8 號(hào)低加危急疏水管上的所有排地溝放水閥。6 號(hào)低加至7 號(hào)低加疏水管上的放空氣閥及排地溝放水閥。7 號(hào)低加至8號(hào)低加疏水管上的放空氣閥及排地溝放水閥。

（3）將軸封溢流氣動(dòng)閥前增加一路排汽管到8 號(hào)低，將軸封溢流汽引到8 號(hào)低加，以進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)。

2 優(yōu)化效果

疏水系統(tǒng)優(yōu)化后，汽輪機(jī)疏水系統(tǒng)的內(nèi)漏現(xiàn)象有明顯好轉(zhuǎn)，各疏水集管的溫度均不超過(guò)80℃。因無(wú)法測(cè)得疏水閥門泄漏量，也就不能按泄漏量直接計(jì)算其對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響。因此利用比較疏水系統(tǒng)優(yōu)化前后的汽耗和熱耗來(lái)進(jìn)行比較。

優(yōu)化前、優(yōu)化后的部分參數(shù)如表1、表2 所示。通過(guò)比較，可發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性有明顯提高。

2.1 汽耗比較

雖然汽耗比較不能作為定量計(jì)算的依據(jù)，但定性比較則簡(jiǎn)潔明了，適合生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行初步的比較。為了簡(jiǎn)單地對(duì)疏水系統(tǒng)優(yōu)化的效果進(jìn)行比較，可以計(jì)算優(yōu)化前后的汽耗率進(jìn)行比較。比較時(shí)選取表1、表2 中的平均值。

優(yōu)化前的汽耗率：

優(yōu)化后的汽耗率：

汽耗率下降了：

優(yōu)化后汽機(jī)的效率提高：

扣除真空對(duì)汽耗的影響。小修后因循環(huán)水溫度下降，排汽溫度下降了3.17℃，排汽溫度37.21℃對(duì)應(yīng)的排汽壓力為6.35 kPa，34.04℃對(duì)應(yīng)的排汽壓力為5.33 kPa，按哈汽廠提供的修正曲線，可將機(jī)組效率提高1%。因此扣除真空對(duì)汽耗的影響，疏水系統(tǒng)優(yōu)化可使汽輪機(jī)的效率提高值為2.99%-1%=1.99%

由上可見，雖然優(yōu)化后四抽供熱及熱再供熱的流量上升了4.75 t/h，但汽輪機(jī)汽耗明顯降低，機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性有了明顯的提高。

2.2 熱耗比較

2.2.1 計(jì)算及修正方法

以實(shí)測(cè)省煤器入口主給水流量為依據(jù)，再計(jì)入減溫水、不明泄漏量等輔助流量，求得主蒸汽流量、再熱蒸汽流量等。

軸封各段漏汽流量、高壓門桿各段漏汽流量以設(shè)計(jì)值為基礎(chǔ)，按照試驗(yàn)主蒸汽流量和設(shè)計(jì)主蒸汽流量的比例進(jìn)行折算。

1 號(hào)高加熱平衡：

2 號(hào)高加熱平衡：

3 號(hào)高加熱平衡：

除氧器熱平衡：

利用正常業(yè)務(wù)的非正常組合實(shí)施欺詐目前已成為業(yè)界普遍存在的痛點(diǎn)，如何在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)黑客的可疑行為避免造成經(jīng)濟(jì)損失成為越來(lái)越重要的研究方向。本文基于交易序列利用馬爾科夫、概率后綴樹等機(jī)器學(xué)習(xí)算法，通過(guò)對(duì)交易日志數(shù)據(jù)的訓(xùn)練，形成正常交易序列和異常交易序列特征模型，在黑客欺詐攻擊成功前及時(shí)發(fā)現(xiàn)惡意試探行為，并進(jìn)行預(yù)警和處置，避免完整欺詐模式的形成，可以有效防止未知復(fù)雜欺詐攻擊事件的發(fā)生和蔓延。

除氧器流量平衡：

給水流量：

式（1—6）中：Ggs為通過(guò)高壓加熱器的給水流量，t/h；Gjq為加熱器進(jìn)汽流量，t/h；Gjs，Gcs為加熱器進(jìn)、出口水流量，t/h；hjs，hcs為加熱器進(jìn)、出口水焓，kJ/kg；hjq，hss為加熱器進(jìn)汽、疏水焓，kJ/kg；下標(biāo)中1，2，3，4 分別為1～3 號(hào)高加及除氧器；Gcd為除氧器水位變化當(dāng)量流量，t/h，水位下降為正；Gfq為除氧器放汽量，t/h；hfq為除氧器放汽量的焓值，kJ/kg；Ggj，Gzj為過(guò)熱減溫水及再熱減溫水流量，t/h；Gbm為漏入給水泵的密封水量，t/h。

表1 疏水系統(tǒng)優(yōu)化前參數(shù)

表2 疏水系統(tǒng)優(yōu)化后參數(shù)

式（1—6）中有Ggs，Gjp1，Gjp2，Gjp3，Gjp4，Gcs4共6個(gè)未知數(shù)，可以聯(lián)立求解得到給水流量與各加熱器進(jìn)汽流量。

主蒸汽流量：

式（7）中：Gzq為主蒸汽流量，t/h；Gqbd為汽包水位變化當(dāng)量流量，t/h，水位下降為正；Glm為鍋爐側(cè)明漏量，t/h；Gbm為系統(tǒng)不明漏量計(jì)入鍋爐的部分，t/h。

式（8）中：Glz為高壓缸排汽流量，t/h；GA2為高壓門桿一檔漏汽至再熱管道流量，t/h；GB為高壓門桿二檔漏汽流量，t/h；GE為高壓缸軸封漏入中壓缸流量，t/h；GN，GM為高壓缸后軸封及平衡盤漏汽量，t/h。

再熱蒸汽流量：

式（9）中：Gzr為熱再熱蒸汽流量，t/h。

熱耗率：

式（10）中：HR為熱耗率，kJ/（kW·h）；hX為對(duì)應(yīng)各流量的焓值，kJ/kg；P為發(fā)電機(jī)功率，MW。

2.2.2 計(jì)算結(jié)果

以優(yōu)化前工況6 熱耗計(jì)算為例，經(jīng)過(guò)計(jì)算，熱耗為8 623.8 kJ/（kW·h）。疏水系統(tǒng)優(yōu)化后，以優(yōu)化后工況2熱耗計(jì)算為例，經(jīng)過(guò)計(jì)算，熱耗為8 394.2 kJ/（kW·h）。疏水系統(tǒng)優(yōu)化后，汽機(jī)效率提高（8 623.8-8 394.2）/8 623.8=2.66%。

如前所述，真空對(duì)熱耗的影響，按哈汽廠提供的修正曲線，可將機(jī)組效率提高1%。因此3 號(hào)機(jī)疏水系統(tǒng)優(yōu)化使機(jī)組的效率提高了2.66%-1%=1.66%。按檢修前機(jī)組的供電煤耗332.4 g/（kW·h）計(jì)算，疏水系統(tǒng)優(yōu)化使機(jī)組的供電煤耗下降值為332.4×1.66%=5.5 g/（kW·h）。按330 MW 機(jī)組年發(fā)電20 億kW·h 電計(jì)算，可節(jié)標(biāo)煤1.1 萬(wàn)t，按標(biāo)煤價(jià)1150 元計(jì)算，全年節(jié)約1265 萬(wàn)元。

2.2.3 環(huán)境效益

由上所述，該項(xiàng)目年節(jié)約標(biāo)煤1.1 萬(wàn)t，按全年平均原煤熱值19 254 kJ/kg、平均收到基硫份0.8%計(jì)算，全年可減排SO2為1.1×7000/4600× 0.8%× 64/32×10 000=267 t，環(huán)境效益顯著[2，3]。

3 結(jié)束語(yǔ)

汽輪機(jī)疏水系統(tǒng)內(nèi)漏是運(yùn)行中普遍存在的現(xiàn)象，由于疏水閥前后差壓較大，對(duì)閥門沖刷較嚴(yán)重，而且現(xiàn)代大型機(jī)組啟停費(fèi)用較高，難以因疏水閥門內(nèi)漏而立即停機(jī)檢修，因而造成疏水系統(tǒng)內(nèi)漏現(xiàn)象比較普遍，通過(guò)疏水系統(tǒng)優(yōu)化可顯著減少漏量，以達(dá)到節(jié)能的效果。

[1]ASMEPTC6—2004，汽輪機(jī)熱力性能考核試驗(yàn)規(guī)程[S].

[2]劉 凱.汽輪機(jī)性能試驗(yàn)不確定度分析方法的探討[J].江蘇電機(jī)工程，2007，26（4）：1-5.

[3]錢宇峰.某600 MW 機(jī)組低壓加熱器疏水不暢原因分析及處理[J].江蘇電機(jī)工程，2012，31（1）：72-74.