300MW火电机组通流及供热改造节能分析

2015-12-27李衍平

中国设备工程 2015年5期

关键词：汽封通流抽汽

李衍平

（华电国际莱城发电厂，山东莱芜 271100）

300MW火电机组通流及供热改造节能分析

李衍平

（华电国际莱城发电厂，山东莱芜 271100）

针对能源价格的持续上涨、旧机组效率低和供热能力弱等问题，阐述了汽轮机通流改造的必要性和供热系统的优越性，经试验验证，3＃汽轮机通流改造后，高中低压缸效率都得到了提高，机组的热耗率大幅降低，机组的经济性和寿命都得到大幅提高。

汽轮机；通流；改造；抽汽供热；热耗率；轴封

随着高参数大容量机组的增加，供电煤耗的大幅降低，国产300MW指标落后差距日益加大。为增强机组的性能指标，莱城发电厂对3＃机组进行增容降耗通流部分改造。3＃机组历时百天改造，圆满完成了汽轮机通流扩容及供热改造项目。改造后，整组启动顺利、并网一次成功，高中低压缸效率完全达到了设计值，机组各项技术经济指标领先。

一、通流改造前存在的问题

3＃汽轮机是按照美国西屋公司技术制造的300MW亚临界、中间再热式、高中压合缸、双缸双排汽、单轴、凝汽式汽轮机。机组型号为：N300-16.7/538/538，通流部分共35级叶片，其中高压缸1+11级，中压缸9级，低压缸2×7级。3＃汽轮机组投产以来，机组经济性较差，主要暴露出以下几方面的问题。

1.整体热力性能低

2010年10月对3＃机组进行的能耗诊断试验表明：在额定负荷工况下，机组修正后的热耗率为8322.6kJ/ kW・h，比设计值高出430.6kJ/kW・h（表1）。

表1 设计热耗率与改造前热耗率对比

2.通流部分经济性不足

3＃汽轮机额定工况下高、中、低压缸的缸效率设计值分别为87.0%、92.05%、88.38%。

2010年10月对3＃机组进行的能耗诊断试验表明：额定工况下汽轮机的高、中、低压缸效率依次为82.72%、90.64%、83.77%，分别比设计值低2.34个百分点、1.54个百分点、4.61个百分点（表2）。

表2 汽缸效率的设计值与改造前实际值对比

3＃汽轮机的实际通流能力比设计值偏大较多，虽然增强了机组的带负荷能力，但增大了正常运行时的调门节流损失，导致低负荷工况下运行的经济性很差。调节级效率偏低，额定工况下仅为60.06%，若考虑调门的节流损失，低负荷工况下调节级效率更低。高中压轴封等部位的泄漏问题也严重影响机组的热力性能。影响安全性、可靠性以及经济性问题。

二、通流改造的改造方案

采用成熟先进的汽轮机通流部分设计技术和改造技术与经验，对汽轮机高、中、低压通流部分进行改造，使改造后机组的经济性、安全可靠性、运行灵活性达到同类机组的先进水平，同时可向外抽汽供热，满足外部热用户的热负荷需求。

（1）改造后汽轮机额定出力为320MW，最大连续出力不低于330MW。

（2）改造后机组在热耗率验收工况(THA)下，热耗率不高于7882.2kJ/kW・h；在80%、60%、40%额定负荷运行时也能保持较低的热耗率。80%额定负荷工况下的热耗率不高于7962.2kJ/kW・h。

（3）改造后机组最大抽汽量不小于300t/h。额定抽汽量150t/h，抽汽压力0.8MPa，抽汽温度328.6℃。

（4）改造后汽轮机在额定工况时的高压缸效率、中压缸效率、低压缸效率分别不低于87%、93%、89%。

（5）改造后机组在VWO工况出力运行时，各通流部分的部件满足强度要求，调节级及各抽汽压力不超过设计最大值。

（6）改造后机组具有良好的变负荷性能，能采用复合变压运行方式，并能在120MW负荷长期安全、稳定地运行，50%～100%T-MCR增减负荷速率不小于5%/min；阀门管理功能满足单阀、顺序阀以及各种阀点的滑压运行要求。

（7）汽轮机通流改造部件的寿命不少于30年。

三、通流改造技术与措施

1.汽轮机通流部分改造

（1）调节级改造。

调节级由原来的反流布置改为顺流布置，减少了汽流损失，提高了热效率。调节级动叶紧固形式改为三叉三销型叶根并自带围带形式，减少漏汽损失。静叶采用先进的通流整体优化技术（AIBT），减少出汽边厚度采用全三元原理设计。

（2）汽封改造。

高压缸隔板汽封及动叶围带汽封采用高低齿迷宫式镶嵌汽封，端部汽封采用蜂窝汽封，平衡活塞汽封采用布莱登汽封。中压缸隔板汽封及动叶围带汽封采用高低齿迷宫式镶嵌汽封，端部汽封采用蜂窝汽封，平衡活塞汽封采用布莱登汽封。低压缸隔板汽封及动叶围带汽封采用弹簧退让式，端部汽封采用蜂窝汽封。改后大大降低了汽封漏汽，提高了机组内效率。

（3）高中压转子及动叶、低压转子及动叶改造。

转子采用无中心孔、彻底消除残余内应力的整锻转子。调节级改为顺流布置，高压转子增加1级为1+12级，中压转子增加1级为10级，低压转子级数不变，仍为2×7级。高压、中压、动叶静叶采用AIBT型线自带围带，低压动叶也是自带围带，低压静叶改为马刀弯扭叶片，低压末级动叶采用905mm叶片。

（4）辅助改造。

改造部分有高中压内缸、高压蒸汽室、高中压平衡活塞、中压持环、低压内缸、低压持环、高中低压静叶、通流部分汽封、端部汽封、中低压缸连通管、联轴器护罩和盖板、盘车大齿轮等。

2.供热设备改造

（1）汽轮机排汽处设置1根供热蒸汽管，采用打孔抽汽方式从中低压连通管的水平段向下引出一根φ900mm×16mm抽汽管道，作为供热汽源。最大抽汽供热量不小于300t/h。在连通管上加装三通以及抽汽调节阀，中低压连通管标高不超出汽机房行车起吊时的提升高度，满足机组现有安装检修条件。抽汽管自中低压连通管引出后依次加装抽汽逆止阀、安全阀、抽汽调节阀和带快关功能的关断阀。配备单独的供热抽汽系统的液压供油及控制系统，不与机组本身共用一套液压系统。

（2）供热控制系统：在机组DEH系统中增加一套完备的供热系统的运行控制和保护设备及其附件，如热控上增加机组纯凝工况和供热工况的切换、抽汽调节环节，抽汽调节逻辑、相关卡件、相关程序等。机组供热以以热定电的方式运行，抽汽压力以连通管上的调节蝶阀控制，抽汽量以热网抽汽压力调节蝶阀控制。抽汽压力不等率约10%。

（3）中低压连通管上安装1个抽汽调节蝶阀，调节阀采用液压调节，DEH配备阀门控制卡。供热抽汽管上DN900的调节阀采用液控，关闭时间＜1s。

（4）汽轮机通流部分改造和供热改造所增加的热控设备、运行控制功能等。

3.轴封溢流改造

原有的轴封溢流站简化，增加一路溢流至8＃低加汽侧的管路，管路并设有疏水管道。高负荷时减小了冷源损失、加热了凝水温度，又提高了蒸汽利用率。