300MW火電機組通流及供熱改造節能分析

李衍平

（華電國際萊城發電廠，山東 萊蕪 271100）

300MW火電機組通流及供熱改造節能分析

李衍平

（華電國際萊城發電廠，山東 萊蕪 271100）

針對能源價格的持續上漲、舊機組效率低和供熱能力弱等問題，闡述了汽輪機通流改造的必要性和供熱系統的優越性，經試驗驗證，3＃汽輪機通流改造后，高中低壓缸效率都得到了提高，機組的熱耗率大幅降低，機組的經濟性和壽命都得到大幅提高。

汽輪機；通流；改造；抽汽供熱；熱耗率；軸封

隨著高參數大容量機組的增加，供電煤耗的大幅降低，國產300MW指標落后差距日益加大。為增強機組的性能指標，萊城發電廠對3＃機組進行增容降耗通流部分改造。3＃機組歷時百天改造，圓滿完成了汽輪機通流擴容及供熱改造項目。改造后，整組啟動順利、并網一次成功，高中低壓缸效率完全達到了設計值，機組各項技術經濟指標領先。

一、通流改造前存在的問題

3＃汽輪機是按照美國西屋公司技術制造的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。機組型號為：N300-16.7/538/538，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。3＃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＃機組進行的能耗診斷試驗表明：在額定負荷工況下，機組修正后的熱耗率為8322.6kJ/ kW?h，比設計值高出430.6kJ/kW?h（表1）。

表1 設計熱耗率與改造前熱耗率對比

2.通流部分經濟性不足

3＃汽輪機額定工況下高、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＃機組進行的能耗診斷試驗表明：額定工況下汽輪機的高、中、低壓缸效率依次為82.72%、90.64%、83.77%，分別比設計值低2.34個百分點、1.54個百分點、4.61個百分點（表2）。

表2 汽缸效率的設計值與改造前實際值對比

3＃汽輪機的實際通流能力比設計值偏大較多，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。高中壓軸封等部位的泄漏問題也嚴重影響機組的熱力性能。影響安全性、可靠性以及經濟性問題。

二、通流改造的改造方案

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320MW，最大連續出力不低于330MW。

（2）改造后機組在熱耗率驗收工況(THA)下，熱耗率不高于7882.2kJ/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7962.2kJ/kW?h。

（3）改造后機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120MW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年。

三、通流改造技術與措施

1.汽輪機通流部分改造

（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。

（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。改后大大降低了汽封漏汽，提高了機組內效率。

（3）高中壓轉子及動葉、低壓轉子及動葉改造。

轉子采用無中心孔、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1級為1+12級，中壓轉子增加1級為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，低壓動葉也是自帶圍帶，低壓靜葉改為馬刀彎扭葉片，低壓末級動葉采用905mm葉片。

（4）輔助改造。

改造部分有高中壓內缸、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。

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，不與機組本身共用一套液壓系統。

（2）供熱控制系統：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和供熱工況的切換、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＜1s。

（4）汽輪機通流部分改造和供熱改造所增加的熱控設備、運行控制功能等。

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＃低加汽側的管路，管路并設有疏水管道。高負荷時減小了冷源損失、加熱了凝水溫度，又提高了蒸汽利用率。

四、改造后性能分析

為全評價機組改造后的各項熱力指標性能，委托西安熱工研究院進行了改造后性能考核試驗,額度負荷熱力性能試驗數據對比見表3。

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

五、結語

（1）汽輪機通流部分增容改造后，機組1#～7#軸承振動在正常范圍內；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。

表3 改造前后額度工況下主要指標參數對比表

[1]沈永流,朱寶宇.國產引進300MW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]王鳳良,富學斌,劉子烈等.600MW汽輪發電機組汽封改進與節能分析[J].黑龍江電力.2012，35（5）:378.

[3]蔣松輝,張宏年,郝長春.哈三電廠600MW汽輪機組通流改造經濟性分析[J].黑龍江電力.2009，31（6）:415.

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

（二等獎獲獎征文）

TK26

B

1671-0711（2015）05-0063-03