300MW火電機(jī)組通流及供熱改造節(jié)能分析

李衍平

（華電國(guó)際萊城發(fā)電廠，山東 萊蕪 271100）

300MW火電機(jī)組通流及供熱改造節(jié)能分析

李衍平

（華電國(guó)際萊城發(fā)電廠，山東 萊蕪 271100）

針對(duì)能源價(jià)格的持續(xù)上漲、舊機(jī)組效率低和供熱能力弱等問(wèn)題，闡述了汽輪機(jī)通流改造的必要性和供熱系統(tǒng)的優(yōu)越性，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，3＃汽輪機(jī)通流改造后，高中低壓缸效率都得到了提高，機(jī)組的熱耗率大幅降低，機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和壽命都得到大幅提高。

汽輪機(jī)；通流；改造；抽汽供熱；熱耗率；軸封

隨著高參數(shù)大容量機(jī)組的增加，供電煤耗的大幅降低，國(guó)產(chǎn)300MW指標(biāo)落后差距日益加大。為增強(qiáng)機(jī)組的性能指標(biāo)，萊城發(fā)電廠對(duì)3＃機(jī)組進(jìn)行增容降耗通流部分改造。3＃機(jī)組歷時(shí)百天改造，圓滿完成了汽輪機(jī)通流擴(kuò)容及供熱改造項(xiàng)目。改造后，整組啟動(dòng)順利、并網(wǎng)一次成功，高中低壓缸效率完全達(dá)到了設(shè)計(jì)值，機(jī)組各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)領(lǐng)先。

一、通流改造前存在的問(wèn)題

3＃汽輪機(jī)是按照美國(guó)西屋公司技術(shù)制造的300MW亞臨界、中間再熱式、高中壓合缸、雙缸雙排汽、單軸、凝汽式汽輪機(jī)。機(jī)組型號(hào)為：N300-16.7/538/538，通流部分共35級(jí)葉片，其中高壓缸1+11級(jí)，中壓缸9級(jí)，低壓缸2×7級(jí)。3＃汽輪機(jī)組投產(chǎn)以來(lái)，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性較差，主要暴露出以下幾方面的問(wèn)題。

1.整體熱力性能低

2010年10月對(duì)3＃機(jī)組進(jìn)行的能耗診斷試驗(yàn)表明：在額定負(fù)荷工況下，機(jī)組修正后的熱耗率為8322.6kJ/ kW?h，比設(shè)計(jì)值高出430.6kJ/kW?h（表1）。

表1 設(shè)計(jì)熱耗率與改造前熱耗率對(duì)比

2.通流部分經(jīng)濟(jì)性不足

3＃汽輪機(jī)額定工況下高、中、低壓缸的缸效率設(shè)計(jì)值分別為87.0%、92.05%、88.38%。

2010年10月對(duì)3＃機(jī)組進(jìn)行的能耗診斷試驗(yàn)表明：額定工況下汽輪機(jī)的高、中、低壓缸效率依次為82.72%、90.64%、83.77%，分別比設(shè)計(jì)值低2.34個(gè)百分點(diǎn)、1.54個(gè)百分點(diǎn)、4.61個(gè)百分點(diǎn)（表2）。

表2 汽缸效率的設(shè)計(jì)值與改造前實(shí)際值對(duì)比

3＃汽輪機(jī)的實(shí)際通流能力比設(shè)計(jì)值偏大較多，雖然增強(qiáng)了機(jī)組的帶負(fù)荷能力，但增大了正常運(yùn)行時(shí)的調(diào)門節(jié)流損失，導(dǎo)致低負(fù)荷工況下運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性很差。調(diào)節(jié)級(jí)效率偏低，額定工況下僅為60.06%，若考慮調(diào)門的節(jié)流損失，低負(fù)荷工況下調(diào)節(jié)級(jí)效率更低。高中壓軸封等部位的泄漏問(wèn)題也嚴(yán)重影響機(jī)組的熱力性能。影響安全性、可靠性以及經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題。

二、通流改造的改造方案

采用成熟先進(jìn)的汽輪機(jī)通流部分設(shè)計(jì)技術(shù)和改造技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)，對(duì)汽輪機(jī)高、中、低壓通流部分進(jìn)行改造，使改造后機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性、安全可靠性、運(yùn)行靈活性達(dá)到同類機(jī)組的先進(jìn)水平，同時(shí)可向外抽汽供熱，滿足外部熱用戶的熱負(fù)荷需求。

（1）改造后汽輪機(jī)額定出力為320MW，最大連續(xù)出力不低于330MW。

（2）改造后機(jī)組在熱耗率驗(yàn)收工況(THA)下，熱耗率不高于7882.2kJ/kW?h；在80%、60%、40%額定負(fù)荷運(yùn)行時(shí)也能保持較低的熱耗率。80%額定負(fù)荷工況下的熱耗率不高于7962.2kJ/kW?h。

（3）改造后機(jī)組最大抽汽量不小于300t/h。額定抽汽量150t/h，抽汽壓力0.8MPa，抽汽溫度328.6℃。

（4）改造后汽輪機(jī)在額定工況時(shí)的高壓缸效率、中壓缸效率、低壓缸效率分別不低于87%、93%、89%。

（5）改造后機(jī)組在VWO工況出力運(yùn)行時(shí)，各通流部分的部件滿足強(qiáng)度要求，調(diào)節(jié)級(jí)及各抽汽壓力不超過(guò)設(shè)計(jì)最大值。

（6）改造后機(jī)組具有良好的變負(fù)荷性能，能采用復(fù)合變壓運(yùn)行方式，并能在120MW負(fù)荷長(zhǎng)期安全、穩(wěn)定地運(yùn)行，50%～100%T-MCR增減負(fù)荷速率不小于5%/min；閥門管理功能滿足單閥、順序閥以及各種閥點(diǎn)的滑壓運(yùn)行要求。

（7）汽輪機(jī)通流改造部件的壽命不少于30年。

三、通流改造技術(shù)與措施

1.汽輪機(jī)通流部分改造

（1）調(diào)節(jié)級(jí)改造。

調(diào)節(jié)級(jí)由原來(lái)的反流布置改為順流布置，減少了汽流損失，提高了熱效率。調(diào)節(jié)級(jí)動(dòng)葉緊固形式改為三叉 三銷型葉根并自帶圍帶形式，減少漏汽損失。靜葉采用先進(jìn)的通流整體優(yōu)化技術(shù)（AIBT），減少出汽邊厚度采用全三元原理設(shè)計(jì)。

（2）汽封改造。

高壓缸隔板汽封及動(dòng)葉圍帶汽封采用高低齒迷宮式鑲嵌汽封，端部汽封采用蜂窩汽封，平衡活塞汽封采用布萊登汽封。中壓缸隔板汽封及動(dòng)葉圍帶汽封采用高低齒迷宮式鑲嵌汽封，端部汽封采用蜂窩汽封，平衡活塞汽封采用布萊登汽封。低壓缸隔板汽封及動(dòng)葉圍帶汽封采用彈簧退讓式，端部汽封采用蜂窩汽封。改后大大降低了汽封漏汽，提高了機(jī)組內(nèi)效率。

（3）高中壓轉(zhuǎn)子及動(dòng)葉、低壓轉(zhuǎn)子及動(dòng)葉改造。

轉(zhuǎn)子采用無(wú)中心孔、徹底消除殘余內(nèi)應(yīng)力的整鍛轉(zhuǎn)子。調(diào)節(jié)級(jí)改為順流布置，高壓轉(zhuǎn)子增加1級(jí)為1+12級(jí)，中壓轉(zhuǎn)子增加1級(jí)為10級(jí)，低壓轉(zhuǎn)子級(jí)數(shù)不變，仍為2×7級(jí)。高壓、中壓、動(dòng)葉靜葉采用AIBT型線自帶圍帶，低壓動(dòng)葉也是自帶圍帶，低壓靜葉改為馬刀彎扭葉片，低壓末級(jí)動(dòng)葉采用905mm葉片。

（4）輔助改造。

改造部分有高中壓內(nèi)缸、高壓蒸汽室、高中壓平衡活塞、中壓持環(huán)、低壓內(nèi)缸、低壓持環(huán)、高中低壓靜葉、通流部分汽封、端部汽封、中低壓缸連通管、聯(lián)軸器護(hù)罩和蓋板、盤車大齒輪等。

2.供熱設(shè)備改造

（1）汽輪機(jī)排汽處設(shè)置1根供熱蒸汽管，采用打孔抽汽方式從中低壓連通管的水平段向下引出一根φ900mm×16mm抽汽管道，作為供熱汽源。最大抽汽供熱量不小于300t/h。在連通管上加裝三通以及抽汽調(diào)節(jié)閥，中低壓連通管標(biāo)高不超出汽機(jī)房行車起吊時(shí)的提升高度，滿足機(jī)組現(xiàn)有安裝檢修條件。抽汽管自中低壓連通管引出后依次加裝抽汽逆止閥、安全閥、抽汽調(diào)節(jié)閥和帶快關(guān)功能的關(guān)斷閥。配備單獨(dú)的供熱抽汽系統(tǒng)的液壓供油及控制系統(tǒng)，不與機(jī)組本身共用一套液壓系統(tǒng)。

（2）供熱控制系統(tǒng)：在機(jī)組DEH系統(tǒng)中增加一套完備的供熱系統(tǒng)的運(yùn)行控制和保護(hù)設(shè)備及其附件，如熱控上增加機(jī)組純凝工況和供熱工況的切換、抽汽調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，抽汽調(diào)節(jié)邏輯、相關(guān)卡件、相關(guān)程序等。機(jī)組供熱以以熱定電的方式運(yùn)行，抽汽壓力以連通管上的調(diào)節(jié)蝶閥控制，抽汽量以熱網(wǎng)抽汽壓力調(diào)節(jié)蝶閥控制。抽汽壓力不等率約10%。

（3）中低壓連通管上安裝1個(gè)抽汽調(diào)節(jié)蝶閥，調(diào)節(jié)閥采用液壓調(diào)節(jié)，DEH配備閥門控制卡。供熱抽汽管上DN900的調(diào)節(jié)閥采用液控，關(guān)閉時(shí)間＜1s。

（4）汽輪機(jī)通流部分改造和供熱改造所增加的熱控設(shè)備、運(yùn)行控制功能等。

3.軸封溢流改造

原有的軸封溢流站簡(jiǎn)化，增加一路溢流至8＃低加汽側(cè)的管路，管路并設(shè)有疏水管道。高負(fù)荷時(shí)減小了冷源損失、加熱了凝水溫度，又提高了蒸汽利用率。

四、改造后性能分析

為全評(píng)價(jià)機(jī)組改造后的各項(xiàng)熱力指標(biāo)性能，委托西安熱工研究院進(jìn)行了改造后性能考核試驗(yàn),額度負(fù)荷熱力性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)表3。

改造后機(jī)組在額定工況下的高中低壓缸效率都提高了。機(jī)組熱耗率比改造前降低了400kJ/kW?h以上，供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗比改造前降低12g/kW?h。

五、結(jié)語(yǔ)

（1）汽輪機(jī)通流部分增容改造后，機(jī)組1#～7#軸承振動(dòng)在正常范圍內(nèi)；軸承溫度穩(wěn)定。

（2）汽缸效率都得到了大幅提高，大幅度降低了機(jī)組熱耗率、供電煤耗率，增強(qiáng)了機(jī)組競(jìng)爭(zhēng)力。（3）增大了機(jī)組供熱能力，降低了冷源損失，為電廠增加了穩(wěn)定效益，延長(zhǎng)了機(jī)組使用壽命。

表3 改造前后額度工況下主要指標(biāo)參數(shù)對(duì)比表

[1]沈永流,朱寶宇.國(guó)產(chǎn)引進(jìn)300MW汽輪機(jī)通流節(jié)能降耗改造及效益分析[J].能源技術(shù)經(jīng)濟(jì),2011，23（2）.

[2]王鳳良,富學(xué)斌,劉子烈等.600MW汽輪發(fā)電機(jī)組汽封改進(jìn)與節(jié)能分析[J].黑龍江電力.2012，35（5）:378.

[3]蔣松輝,張宏年,郝長(zhǎng)春.哈三電廠600MW汽輪機(jī)組通流改造經(jīng)濟(jì)性分析[J].黑龍江電力.2009，31（6）:415.

[4]曾榮鵬.300MW汽輪機(jī)通流改造中汽封的選擇與調(diào)整[J].黑龍江電力.2012，35（5）:395.

（二等獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)?wù)魑模?/p>

TK26

B

1671-0711（2015）05-0063-03