萊城電廠3號汽輪機通流及供熱改造技術分析

李衍平

(華電國際萊城發電廠，山東 萊蕪 271100)

隨著高參數大容量機組的增加，供電煤耗急劇增長，國產300 MW指標落后差距日益加大。為了增強機組的性能指標，努力創造資源節約型、環境友好型企業[1]，本文通過分析華電國際萊城發電廠3號汽輪機通流改造的內容，總結了改造后的顯著效果，高、中、低壓缸效率完全達到了設計值，為國產300 MW同類機組的通流部分改造提供了寶貴的參考經驗。

1 通流部分改造前存在的問題

華電國際萊城發電廠3號汽輪機是引進美國西屋公司技術制造的N300-16.7/538/538型300 MW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。通流部分共35級葉片，其中高壓缸1+11級，中壓缸9級，低壓缸2×7級[2]。3號汽輪機組投產以來，機組經濟性較差，主要暴露出以下幾方面的問題。

1)整體熱力性能低。2010年10月對3號機組進行能耗診斷試驗，試驗表明:在額定負荷工況下，機組修正后的熱耗率為8 322.6 kJ/(kW·h)，比設計值高出430.6 kJ/(kW·h)。

2)通流部分經濟性不足。3號汽輪機在額定工況下高、中、低壓缸的缸效率設計值分別為87.0%、92.05%、88.38%。2010年10月對3號機組進行的能耗診斷試驗表明:額定工況下汽輪機的高壓缸、中壓缸、低壓缸效率依次為 82.72%、90.64%、83.77%，分別比設計值低 2.34、1.54、4.61個百分點。

3號汽輪機的實際通流能力比設計值偏大，雖然增強了機組的帶負荷能力，但增大了正常運行時的調門節流損失，導致低負荷工況下運行的經濟性很差。調節級效率偏低，額定工況下僅為60.06%，若考慮調門的節流損失，低負荷工況下調節級效率更低。

2 機組改造要求

采用成熟先進的汽輪機通流部分設計技術和改造技術與經驗，對汽輪機高、中、低壓通流部分進行改造，使改造后機組的經濟性、安全可靠性、運行靈活性達到同類機組的先進水平，同時可向外抽汽供熱，滿足外部熱用戶的熱負荷需求。

1)改造后汽輪機額定出力為320 MW，最大連續出力不低于330 MW。

2)改造后機組在熱耗率驗收工況(THA)下，熱耗率不高于7 882.2 kJ/(kW·h);在80%、60%、40%額定負荷運行時也能保持較低的熱耗率。80%額定負荷工況下的熱耗率不高于7 962.2 kJ/(kW·h)。

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

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

5)改造后機組在VWO工況出力運行時，各通流部分的部件滿足強度要求，調節級及各抽汽壓力不超過設計最大值。

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

7)汽輪機通流改造部件的壽命不少于30 a[3]。

3 通流改造技術與措施

3.1 汽輪機通流部分改造

3.1.1 調節級改造

調節級由原來的反流布置改為順流布置，減少了汽流損失，提高了熱效率。調節級動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。靜葉采用先進的通流整體優化技術(AIBT)，減少出汽邊厚度采用全三元原理設計。

3.1.2 汽封改造

高壓缸隔板汽封及動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葉圍帶汽封采用彈簧退讓式，端部汽封采用蜂窩汽封，降低了汽封漏汽，提高了機組內效率。

3.1.3 高中壓轉子及動葉、低壓轉子及動葉改造

轉子采用采用無中心孔、徹底消除殘余內應力的整鍛轉子。調節級改為順流布置，高壓轉子增加一級為1+12級，中壓轉子增加一級(10級)，低壓轉子級數不變，仍為2×7級。高壓、中壓、動葉靜葉采用AIBT型線自帶圍帶，低壓動葉自帶圍帶，低壓靜葉改為馬刀彎扭葉片，低壓末級動葉采用905 mm長葉片。

3.1.4 輔助改造

輔助改造包括高中壓內缸、高壓蒸汽室、高中壓平衡活塞、中壓持環、低壓內缸、低壓持環、高中低壓靜葉、通流部分汽封、端部汽封、中低壓缸連通管、聯軸器護罩和蓋板、盤車大齒輪等。

3.2 供熱設備改造

1)汽輪機排汽處設置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1根φ900×16抽汽管道，作為供熱汽源，最大抽汽供熱量不小于300 t/h。在連通管上加裝三通以及抽汽調節閥，中低壓連通管標高不超出汽機房行車起吊時的提升高度，滿足機組現有安裝檢修條件。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、抽汽調節閥和帶快關功能的關斷閥。配備單獨的供熱抽汽系統的液壓供油及控制系統，不與機組本身共用1套液壓系統。

2)在機組DEH系統中增加一套完備的供熱系統的運行控制和保護設備及其附件，如熱控上增加機組純凝工況、供熱工況的切換、抽汽調節環節、抽汽調節邏輯、相關卡件、相關程序等。機組供熱以以熱定電的方式運行，抽汽壓力以連通管上的調節蝶閥控制，抽汽量以熱網抽汽壓力調節蝶閥控制。抽汽壓力不等率約10%。

3)中低壓連通管上安裝1個抽汽調節蝶閥，調節閥采用液壓調節，DEH配備閥門控制卡。供熱抽汽管上DN900的調節閥采用液控，關閉時間小于1 s。

4)汽輪機通流和供熱部分增加了熱控設備、運行控制功能等。

3.3 軸封溢流改造

原有的軸封溢流站簡化，增加一路溢流至8號低加汽側的管路，管路并設有疏水管道，使機組高負荷運行時減小了冷源損失，加熱了凝水溫度，提高了蒸汽利用率。

4 改造后機組性能分析

4.1 試驗計算公式

4.2 試驗后結果

為了全面評價機組改造后的各項熱力指標性能，委托西安熱工研究院對機組改造后進行了性能考核試驗[4]，額度負荷熱力性能試驗數據對比如表1所示。

表1 改造前后額度工況下主要指標參數對比表

從表1可知，機組改造后，提高了高、中、低壓缸效率，降低了機組效率。機組熱耗率比改造前降低了400 kJ/(kW·h)以上，供電標準煤耗比改造前降低16 g/(kW·h)。

5 結論

1)汽輪機通流部分增容改造后，機組1-7號軸承振動在正常范圍內，未見有報警值，軸承溫度穩定。

2)汽缸效率都得到了大幅提高，大幅度降低了機組熱耗率、供電煤耗率，增強了機組競爭力。

3)增大了機組供熱能力，降低了冷源損失，為電廠增加了穩定效益，延長了機組使用壽命。

[1]沈永流，朱寶宇.國產引進300 MW汽輪機通流節能降耗改造及效益分析[J].能源技術經濟，2011，23(2).

[2]吳季蘭.汽輪機設備及系統[M].北京:中國電力出版社，2004:16.

[3]胡遠濤，鄭家衡，齊進，等.國產引進型300 MW汽輪機通流部分改造及效果分析[J].上海電力學院學報，2012，28(1):40.

[4]曾榮鵬.國產300 MW沖動式汽輪機通流改造[J].華電技術，2012，34(10):42.