提高汽輪機的執行效率
趙永林趙肅銘
摘要：本文分析了偏離經濟工況執行的汽輪機效率降低的原因，提出了改善汽輪機執行效率的方法，通過計算和實際執行的資料表明這種改造有顯著的節能效果。
關鍵詞：汽輪機改造經濟工況速比效率
1、 提高汽輪機的執行效率是熱電廠節能的方向。
汽輪機的結構尺寸和各級做功焓降的配置是以設計工況為準，在給定的進排汽引數和流量通過熱力計算確定的。在設計工況下，各級的速比最佳，效率最高，發電的汽耗最小，最經濟。所以設計工況也稱為經濟工況，但汽輪機在實際執行時，負荷是變化的，工況引數也在改變。
或高於經濟工況負荷，或低於經濟工況負荷，這都將影響到汽輪機內熱力過程的變化，使級間的引數，各級焓降的大小和速比發生改變，由於各級速比偏離最佳值，引起能量轉換效率的降低。執行工況偏離經濟工況越遠，汽輪機效率下降越多。一般說，汽輪機設計是都考慮到允許汽輪機執行中，蒸汽引數，蒸汽量在一定的範圍內變化，並給定具體的變化限定值。
但如果汽輪機長期在偏離經濟工況下執行，即使偏離不是很遠，甚至在製造廠的允許變化範圍內執行，對某些汽輪機進行適當的改造，以長期執行工況作為經濟工況來重新配置各級焓降和通流尺寸，也能獲得明顯的節能效果。山東瑞星化工集團熱電廠一台b6-35/10型背壓式汽輪機，原設計背壓為0.98mpa，卻長期在背壓1.
27mpa下執行。而汽輪機製造廠對該機規定的使用背壓為0.784-1.
27mpa，顯然符合製造廠規定的使用範圍。但該熱電廠為了最大限度的提高該汽輪機的執行效率，不放過任何能夠提高執行效率的可能，決定對該汽輪機進行改造設計，以1.27mpa作為改造設計工況的設計背壓，重新進行了各級焓降分配和各級通流尺寸的計算，對兩個壓力級增加若干噴嘴，從而提高了汽輪機的效率和發電功率，降低了發電汽耗，經改造後的一年來的執行實踐表明，這項改造是成功的，取得了明顯的效果。
2.改造方法和實施
2.1 執行工況分析和改造思路
首先要對所改造的汽輪機在偏離經濟工況而長期在最大背壓這一變工況執行時的熱力過程進行分析和核算，找出效率下降的具體原因和資料，以瑞星化工集團熱電廠這台b6-35/10型汽輪機為例，其原設計工況背壓為0.98mpa，經核算，其調節級後的壓力為1.76mpa，調節級的等熵焓降為185.
9kj/kg,速比為0.27。兩個壓力級的平均等熵焓降為76.
6kj/kg，速比為0.42。該汽輪機長期在1.
27mpa的高背壓工況下執行時，調節級後的壓力增加到2.28mpa，調節級的等熵焓降將減到111kj/kg，速比為0.35。
由此可見，調節級的焓降過小、速比偏大是造成級效率下降的主要原因。這時壓力級的平均等熵焓降為77.5kj/kg，速比為0.
419，與原設計工況速比基本相同，都有些偏低。為此，整個汽輪機的效率偏低。
為了提高汽輪機的執行效率，以1.27mpa的背壓作為改造設計工況的背壓，按最佳速比原則重新配置汽輪機的等熵焓降，適當增加調節級的等熵焓降，減少壓力級的等熵焓降，使各級速比達到較佳的數值，然後再逐級進行詳細的熱力計算，確定各級的通流面積和所需的噴嘴數。這裡，由於通過兩壓力級的設計流量增加，兩級焓降減少，通流面積增加，需增加噴嘴數8-10只。
經過這樣的改造，1.27mpa的背壓便成為經濟工況的背壓，效率提高。
2.2 理論計算和實際執行的節能效果
在1.27mpa的背壓下執行，對原設計變工況的換算和改造設計的經濟工況下熱力計算的資料見表1。
表1.原設計變工況和改造設計經濟工況各級資料對照表
由表1的對比資料中可發現，原設計在變工況執行中，調節級焓降下降較多，速比過大，而壓力級焓降過大，速比較小，使效率下降。改造設計使調節級焓降增加，壓力級焓降減小，速比接近最佳值。使每一級的效率都增加，整個汽輪機的效率提高1﹪左右。
經過一年來的執行，也證明汽輪機熱效率有明顯提高。
現將改造前後該機執行統計資料列於表2
表2 改造前後執行資料對照表
改造後與改造前相比，每年可節約蒸汽量8618.4噸，折原煤1250噸，價值67.5萬元。
在滿足供熱需要的情況下，每小時多發電400多kwh。按每kwh0.2元利潤計算，年實際經濟效益為57.6萬元。
全部改造投資在1-2個月內即可收回。
3 改造條件及示範意義
3.1 改造條件
這種改造是基於對該機構熱力計算得到各級所需通流面積並與原通流面積相比，對某些級增加一定的噴嘴或堵去多於的噴嘴。這樣如需在某級增加噴嘴，該級需有剩餘的部分進汽度，使之能加上所需噴嘴數。能滿足這一條件的汽輪機都是小型汽輪機，其中高壓級為非全周進汽，通過調整部分進汽度改變通流面積，實施改造。
因為較大的汽輪機都是全周進汽，需擴充噴嘴就無可能。
3.2 示範意義
這是在乙個很小的背壓式汽輪機上進行的很小的節能改造專案，是結合大修順便實施的符合汽輪機製造廠規定適用範圍內的節能改造專案。一般作為可改可不該的。但因其長期在偏離經濟工況下執行，從節能從點滴做起的理念出發，儘管該後的效率只提高了1﹪左右，機組天天在執行，積年累月，積少成多，改造效益還是明顯的。
在實際執行中，類似運**況有之。引數不匹配，比其更甚者有之。為了提高汽輪機的執行效益，需考察一下汽輪機的執行工況是否長期在偏離經濟工況下執行。
如是，就應考慮能否通過改造將其恢復到經濟工況下執行。有些電廠，如黑龍江帶嶺熱電廠和佳木斯佳能熱電廠在對其遠遠偏離原經濟工況的c6-35/5型汽輪機實施這種改造時，執行實踐表明，發電功率提高20﹪左右和年節煤萬噸以上。節能效果非常顯著（見《節能技術》2023年3期）。
因此這項改造工程雖小，但意義很大。
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