淺析335 MW機(jī)組低壓缸切缸改造

張俊鋒

(華電章丘發(fā)電有限公司，山東 濟(jì)南 250216)

1 機(jī)組概況

華電章丘發(fā)電有限公司3號(hào)汽輪機(jī)組為上海汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)的抽汽凝汽式熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組。機(jī)型為C315/305-16.67/0.5/538/538亞臨界、單軸、一次中間再熱、雙缸雙排汽、抽汽凝汽式汽輪機(jī)，后增容為335 MW機(jī)組，額定抽汽量330 t/h，最大抽汽量為500 t/h，抽汽參數(shù)為0.5/267。鍋爐為SG-1025/17.50-M885型亞臨界一次再熱控制循環(huán)汽包爐。

2 項(xiàng)目論證

汽輪機(jī)冷端熱損失約占電廠總熱效率的50 %，這部分能量通過(guò)冷水塔散失，熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)旨在減少熱損失，或利用冷端熱損失提高能源綜合利用率。

目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用廣泛的可回收利用冷端熱損失的技術(shù)主要有熱泵技術(shù)、高背壓供熱技術(shù)、光軸供熱技術(shù)以及凝抽背供熱技術(shù)。

2.1 方案比選

基于國(guó)內(nèi)目前廣泛應(yīng)用的供熱改造技術(shù)做如下比較，具體如表1所示。

根據(jù)表1中初步比較，可以排除雙轉(zhuǎn)子互換供熱技術(shù)以及光軸改造技術(shù)，這兩種技術(shù)制作加工周期長(zhǎng)，投資較大。凝抽背供熱技術(shù)目前在國(guó)內(nèi)屬于比較前沿的技術(shù)，各大發(fā)電集團(tuán)均在積極開展研究及工程實(shí)施。根據(jù)國(guó)內(nèi)目前所有已經(jīng)改造完成機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行反饋情況，新型凝抽背供熱改造技術(shù)為實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)機(jī)組切除低壓缸進(jìn)汽靈活性改造的唯一解決途徑。

表1 供熱改造技術(shù)對(duì)比

2.2 方案設(shè)計(jì)

(1) 中低壓缸聯(lián)通管供熱抽汽蝶閥更換。根據(jù)汽輪機(jī)供熱工況下運(yùn)行方式要求，更換原中低壓缸聯(lián)通管供熱蝶閥，新蝶閥需要滿足關(guān)到零位、全密封、無(wú)泄漏的要求。

(2) 增加低壓缸冷卻蒸汽管道系統(tǒng)。為防止汽缸漏氣滯留，鼓風(fēng)超溫，降低缸溫防止超溫膨脹發(fā)生脹差超限、不平衡振動(dòng)以及密封性能降低等危險(xiǎn)，需要采用其他方式為低壓缸提供冷卻蒸汽。通過(guò)分析低壓缸整體結(jié)構(gòu)得知，其進(jìn)汽只有連通管處可以實(shí)現(xiàn)，確定低壓缸進(jìn)汽將依然利用中低壓缸連通管進(jìn)入，只是需要在連通管上適當(dāng)位置開孔。

旁路汽源溫度不宜高，由分析可知，溫度太高則起不到冷卻效果，因此推薦采用機(jī)組中壓缸的排汽作為冷卻汽源，從中壓排汽管道上抽出適量冷卻蒸汽進(jìn)入低壓缸，帶走缸內(nèi)鼓風(fēng)熱。在中低壓缸連通管抽汽蝶閥閥前開孔引出DN 250旁路管，旁路管上串聯(lián)設(shè)置高精度流量計(jì)和流量控制調(diào)節(jié)閥，之后再引至連通管后方低壓缸進(jìn)汽口上方位置。

(3) 汽缸噴水減溫系統(tǒng)改造。切缸改造最大的危險(xiǎn)點(diǎn)在于低壓缸末級(jí)、次末級(jí)葉片因沒有流動(dòng)進(jìn)汽量而造成的鼓風(fēng)葉片超溫。因此對(duì)低壓缸噴水進(jìn)行改造，將原噴水減溫管道擴(kuò)容，以滿足切缸后的排汽冷卻需要。

(4) 低壓缸末兩級(jí)加裝溫度測(cè)點(diǎn)。為避免低壓缸末兩級(jí)葉片因鼓風(fēng)造成超溫，在低壓缸末兩級(jí)加裝孔板流量計(jì)，旁路減溫減壓器的減溫水引自本機(jī)凝雜水母管，在低壓缸末級(jí)、次末級(jí)動(dòng)葉之后裝設(shè)溫度測(cè)點(diǎn)，檢測(cè)低壓最容易超溫的末級(jí)和次末級(jí)葉片溫度，保證機(jī)組運(yùn)行安全。

3 改造效果

針對(duì)新型凝抽背改造后機(jī)組進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)的主要內(nèi)容為。

(1) 低壓缸切換靈活性試驗(yàn)。

(2) 低壓缸“空轉(zhuǎn)”運(yùn)行穩(wěn)定性試驗(yàn)。

3.1 試驗(yàn)項(xiàng)目

以5 %閥位間隔關(guān)小低壓缸進(jìn)汽調(diào)節(jié)門。切除低壓缸進(jìn)汽，低壓缸冷卻蒸汽流量控制在6 t/h左右，低壓缸進(jìn)汽溫度控制在150 ℃左右，實(shí)時(shí)觀察次末級(jí)溫度(不可超過(guò)150 ℃)，低壓脹差控制目標(biāo)值為6～8 mm，機(jī)組各項(xiàng)指標(biāo)在安全運(yùn)行范圍內(nèi)連續(xù)切缸運(yùn)行168 h。切換試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)機(jī)組切換靈活性，調(diào)整低壓缸進(jìn)汽溫度/壓力/流量實(shí)現(xiàn)機(jī)組切缸運(yùn)行穩(wěn)定性。

3.2 低壓缸切除靈活性試驗(yàn)

當(dāng)熱網(wǎng)負(fù)荷增加，從汽輪機(jī)中壓缸排汽至熱網(wǎng)的抽汽量不斷增加，中壓缸排汽到低壓缸的進(jìn)汽量逐漸減小。當(dāng)?shù)蛪焊走M(jìn)汽量減小到低壓缸最小冷卻流量時(shí)開始切缸試驗(yàn)，此運(yùn)行工況點(diǎn)即為汽輪機(jī)進(jìn)行切缸試驗(yàn)開始的臨界點(diǎn)。

(1) 首先實(shí)施機(jī)組從純凝工況到抽汽供熱工況的轉(zhuǎn)換，并穩(wěn)定運(yùn)行足夠長(zhǎng)時(shí)間，使冷卻蒸汽系統(tǒng)處于全開狀態(tài)。

(2) 控制鍋爐主蒸發(fā)量維持在500 t/h，低壓缸進(jìn)汽調(diào)節(jié)門CV關(guān)至20 %，開始進(jìn)行切缸試驗(yàn)。切除機(jī)組6號(hào)低加汽側(cè)。當(dāng)?shù)蛪焊走M(jìn)汽調(diào)節(jié)門閥位關(guān)到20 %時(shí)，按下背壓投入按鈕。

(3) 監(jiān)視各抽汽段壓力、軸瓦振動(dòng)、軸向位移、脹差、汽缸膨脹等參數(shù)變化趨勢(shì)。觀察除氧器水位和凝汽器水位變化趨勢(shì)，調(diào)整凝結(jié)水泵出口再循環(huán)門并變頻調(diào)節(jié)凝結(jié)水泵。凝雜水至低壓缸噴水調(diào)門投入自動(dòng)運(yùn)行，溫度設(shè)定值45 ℃。

3.3 試驗(yàn)結(jié)果

(1) 切除低壓缸運(yùn)行的最低、最大出力。機(jī)組切缸運(yùn)行的最低試驗(yàn)負(fù)荷為102.39 MW，此工況下機(jī)組進(jìn)汽量為552.83 t/h，達(dá)到鍋爐額定蒸發(fā)量1 025 t/h的53.9 %，稍大于純凝最低穩(wěn)燃工況下的鍋爐熱負(fù)荷。機(jī)組切缸運(yùn)行時(shí)的最大試驗(yàn)負(fù)荷為210.02 MW，此時(shí)計(jì)算的鍋爐蒸發(fā)量為1 095.15 t/h，已經(jīng)超過(guò)鍋爐的額定蒸發(fā)量。

(2) 機(jī)組最大抽汽能力。機(jī)組改造后，在帶工業(yè)抽汽的同時(shí)，在切缸運(yùn)行最大試驗(yàn)負(fù)荷210.02 MW工況下，機(jī)組最大抽汽量為640 t/h，比設(shè)計(jì)最大抽汽量500 t/h提高了140 t/h，機(jī)組采暖供熱量為476.2 MW，超過(guò)設(shè)計(jì)值463.35 MW。新增供熱面積250萬(wàn)m2。

4 結(jié)論

對(duì)于供熱能力來(lái)說(shuō)，機(jī)組最大抽汽量增加了140 t/h，提高了公司供熱能力。對(duì)于機(jī)組調(diào)峰能力以及供熱靈活性調(diào)整能力來(lái)說(shuō)，低壓缸切缸技術(shù)的投入，增加機(jī)組調(diào)節(jié)靈活性，可以更好適應(yīng)現(xiàn)貨服務(wù)市場(chǎng)。