机组汽轮机本体通流部分改造及效果

2017-01-20郑东

中国设备工程 2017年22期

关键词：通流火力发电厂汽轮机

郑东

(湖北省电力建设第二工程公司,湖北武汉 430000)

机组汽轮机本体通流部分改造及效果

郑东

(湖北省电力建设第二工程公司,湖北武汉 430000)

本文分析了机组汽轮机本体通流部分改造的必要性,并分别从高中压通流改造、高中压转子改造、高中压内缸改造以及低压内缸改造等方面,介绍了机组汽轮机本体通流部分改造的主要内容,并对汽轮机改造前后的工作效率进行了对比.

机组汽轮机;通流部分;AIBT技术

火力发电厂为了满足人们的用电需求,贯彻落实可持续发展战略,在实际的生产过程中,工作人员不断探索节能减排、提高生产效率的新方法.

1 机组汽轮机本体通流部分改造的必要性

发电成本的主要影响因素是供电煤耗,相关人员对火力发电厂热经济性进行了研究,发现机组汽轮机本体通流部分效率低下,是电厂煤耗量大的主要原因.近年来,我国不断投产大容量、高参数的机组,但是目前我国电厂中200MW与300MW机组的总量较大,这两种汽轮机组研发时间较早,当时的制造条件有限,设计水平相对较低,再加上这两种机组运行的时间较长,热力系统较为复杂且设备老化现象严重.因此,这两种机组汽轮机本体通流部分,耗煤量与耗热量较大,工作效率较低,热力性能普遍不高,在市场上缺乏竞争力.所以,火力发电厂为了提高企业的经济效益,对机组汽轮机本体通流部分进行改造,降低热能以及煤炭的消耗量,使机组能够稳定运行,提高机组的竞争力,进而提高企业的经济效益.某地区的火力发电厂为了贯彻落实国家下发的节能政策,改造了200MW与300MW机组汽轮机本体通流部分,改造的设计参数如表1所示.

2 机组汽轮机本体通流部分改造的主要内容

2.1 AIBT技术概述

在STP技术的基础之上,经过相关人员的不懈努力,研发出了AIBT技术,它属于一种新型的通流设计技术,与传统的通流设计技术相比,AIBT技术包含的内容较为丰富,如优化叶片选型、设计叶根以及设计流通部分的流道等方面的内容,具有较强的灵活性.AIBT技术的功能呈现出多样化的特点,不仅可以根据流通的强度自动配置流通效率,还可以实现流通效率与安全性的自动匹配,降低了工作人员的劳动强度,使用方法简单,可提高火力发电厂的生产效率.此外,利用AIBT技术对机组汽轮机本体通流部分进行设计时,不同的叶片级之间在反动度方面存在着明显的差异,叶片的特性以及尺寸可以对叶片级的反动度造成直接影响,在设计过程中,工作人员必须保证每一个叶片都能处于气动状态最佳的环境下.工作人员在使用AIBT技术改造汽轮机的整体结构时,需要严格按照以下原则进行设计:保证机组汽轮机外缸不变;机组汽轮机的基础不可发生改变;保持机组汽轮机原来的定位方式与装配;不可以改动机组汽轮机的轴承;使机组汽轮机转子的转速保持不变;不可改变发电机的位置以及连接方式.可以改造的区域有高中压内缸中的组件、高中低转子与附件以及流通部位的叶片等,在改造的过程中,可以对高中压流通计数进行调整,使其分别为I+13级、9级、4X9级.

2.2 高中压通流改造

在利用AIBT技术改造高中压通流时,由于该技术具有技术多、直径小的特点,汽封装置按照部位级别的不同,合理配置于不同的部位,可有效避免机组汽轮机在工作状态下存在漏气的情况,保证机组的平稳运行.在改造过程中,AIBT技术的变反动度可以使叶片级处于气动状态最佳的环境下,令高中压缸的流通效率得到明显提升.此外,叶根的选型为T型,可有效防止叶根轴部漏气,使用该技术对机组进行汽封时,采用的工艺是镶片式迷宫汽封方法,可减少火力发电厂在生产过程中的漏气损失,可确保机组的平稳运行,提高火力发电厂的经济效益.

2.3 高中压转子改造

在对高中压转子进行改造时,需要在两个径向的轴承上安装高中压转子,使这两个轴承的间距为6140mm,然后在高中压转子上安装叶片,重量可达到36.5t.在机组汽轮机本体运行的状态下,高中压转子的中压蒸汽流以及高中压蒸汽流均为反流布置.其中,中压的蒸汽流向共有9级,第一级与第二级使用的是双T型叶根,其他级别的均选用T型叶根.高压共有13级压力级,此外还包含单列调节级一级,选取的是三叉三销的叶根级别.将形状各异的齿槽设置于每一级转子的外圆位置处,使转子端部的汽封与城墙齿相匹配,避免机组汽轮机本体产生漏气线象.工作人员利用三查三销的叶片结构,对级动叶进行调节,此种结构抗干扰的能力极强,能够保证设备的内部构建不会遭到损坏,延长机组汽轮机本体的使用寿命.

2.4 高中压内缸改造

高中压内缸在经过改造后,它的整体结构发生了改变,高中压内缸的结构体系不再是仅包括高中压内缸,还为其增设了蒸汽室以及高压持环,降低结构的复杂性,简化安装步骤,不仅可以避免原设备中存在的漏气问题,还可以降低工作人员的工作强度.除此之外,工作人员将定位销安装在了高中压内缸的底部与顶部位置,保证机组汽轮机的轴线处于合适的位置.为了使内缸的气密性得到提高,工作人员利用插管,实现进气口的有效连接,机组汽轮机吸收内外缸差胀的能力得到了提高.

2.5 低压内缸改造

机组汽轮机的低压内缸由碳钢焊接结构组成,铸件是低压内缸两侧半环位置的主要组成部分,钢板是其余部分的主要构成材料.工作人员利用侧板,把低压内缸划分为两个抽气腔室,借助撑杆对这两个抽气腔室进行隔离,增大了低压内缸的强度.工作人员还采用了建模的方法,对低压内缸的结构进行了仿真分析,用带孔的覆板与隔板进行连接,形成一个封闭的四边形腔室,在四边形腔室中安装螺栓与中分面法兰,使低压内缸的密封性大大提高.除此之外,把排气导流环固定在低压内缸两侧,可以形成扩压排气通道,方便气体的输出与输入.

3 机组汽轮机本体通流部分改造的效果

某火力发电厂对功率为200MW、300MW机组汽轮机本体,进行了通流部分的改造,并将改造前后的结果进行了对比.实验结果显示,额定功率为200MW的机组汽轮机本体通流部分改造前,修正功率为8153.9kJ/(kW.h),高、中、低压缸的效率分别为83.561%、91.563%、86.81%,修正后电功率为209.132MW.改造后修正功率为8139.531kJ/(kW.h),高、中、低压缸的效率分别为85.806%、91.268%、86.783%,修正后电功率为218.795MW.由此可以看出,经过改造的机组汽轮机热耗率符合设计要求,试验热耗率比设计值相比,减小了16kJ/(kW.h),修正后的热耗率减小了274.78kJ/(kW.h),按照该发电厂年产量13亿kJ/(kW.h),煤炭的单价为532元/t进行计算,机组汽轮机本体通流部分经过改造后,每年可节约资金587.86万元,能够有效提高火力发电厂的经济效益.

额定功率为300MW的机组汽轮机本体通流部分改造前,修正热耗率为7945.14kJ/(kW.h),高压缸效率为86.6%,中压缸效率为92.17%,低压缸的效率为89.74%,修正后电功率为307.504MW.在机组汽轮机本体通流部分改造后,修正热耗率为8074.15kJ/(kW.h),高压缸效率为84.3%,中压缸效率为89.2%,低压缸的效率为87.8%,修正后电功率为329.403MW.由此我们可以看出,300MW机组汽轮机本体在经过通流部分改造后,在实际的运行过程中,热耗率与设计值7945.14kJ/(kW.h)相比,提高了129kJ/(kW.h),超出设计值1.62%.改造之后的机组汽轮机,热耗率大约下降了238129kJ/(kW.h),明显提高了节能效果.