背壓改造提高機(jī)組供熱能力分析

摘 要：針對(duì)晉控電力大唐熱電有限公司1號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)背壓改造性能基本情況，通過改造后的性能試驗(yàn)得出了汽輪機(jī)背壓改造后的各項(xiàng)熱力性能指標(biāo)，提高了機(jī)組供熱能力，并通過實(shí)際運(yùn)行工況進(jìn)行驗(yàn)證，機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和安全性得到提高，為機(jī)組運(yùn)行調(diào)整提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：供熱改造；背壓；性能試驗(yàn)

中圖分類號(hào)：TK267" " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " 文章編號(hào)：1671-0797（2024）06-0068-04

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.06.018

0" " 引言

隨著社會(huì)高速發(fā)展，為滿足周邊地區(qū)供熱用戶的需求，大幅提高機(jī)組的供熱能力，晉控電力大唐熱電有限公司于2017年利用機(jī)組計(jì)劃?rùn)z修對(duì)1號(hào)機(jī)組進(jìn)行背壓供熱改造。為提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和安全性，對(duì)1號(hào)機(jī)組背壓供熱改造后的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行了試驗(yàn)測(cè)試，以驗(yàn)證改造后各項(xiàng)指標(biāo)。

1" " 機(jī)組概述

1.1" " 汽輪機(jī)改造前主要技術(shù)參數(shù)[1]

汽輪機(jī)型式：高溫高壓、單缸單軸、沖動(dòng)式、調(diào)整抽汽空冷汽輪機(jī)；

調(diào)節(jié)方式：噴嘴調(diào)節(jié)；

額定功率：50 MW，最大功率：60 MW；

轉(zhuǎn)速：3 000 r/min；

額定新汽壓力：8.826 MPa；

額定新汽溫度：535 ℃；

額定排汽壓力：0.014 MPa；

額定工況進(jìn)汽量：270 t/h；

轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向：順時(shí)針（從汽輪機(jī)端向發(fā)電機(jī)端看）；

級(jí)數(shù)：17級(jí)（Ⅰ調(diào)節(jié)級(jí)+16壓力級(jí)），低14級(jí)為旋轉(zhuǎn)隔板；

回?zé)峒?jí)數(shù)：5級(jí)（2臺(tái)高加+1臺(tái)除氧器+2臺(tái)低加）。

1.2" " 改造方案

汽輪機(jī)由原來的凝汽式機(jī)組改造為背壓機(jī)組，汽輪機(jī)在結(jié)構(gòu)上變化較大，保留原機(jī)組的前13級(jí)隔板及動(dòng)葉，去除14～17級(jí)動(dòng)葉，將第14～17級(jí)隔板拆除，分別在原14級(jí)、15級(jí)、16級(jí)、17級(jí)處安裝4級(jí)密封板，其中，第4級(jí)密封板（原第17級(jí)處）裝有汽封抽汽管（？準(zhǔn)57×3.5），拆除原第14～17級(jí)動(dòng)葉片，安裝新設(shè)計(jì)的相應(yīng)配重葉片，以滿足轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速、軸承比壓的需要，并保證軸系的推力及動(dòng)平衡要求。在汽缸中部上部新開一排汽口，排汽口出口為DN700，該排汽口連同原抽汽口（2-？準(zhǔn)530×11）作為背壓排汽口。將原通往1號(hào)低加的抽汽口（？準(zhǔn)426×11）斷開、加堵，并在堵板上新開一？準(zhǔn)133×10的抽汽口。原轉(zhuǎn)動(dòng)隔板與油動(dòng)機(jī)控制連桿處的汽缸上的孔封堵，拆除原排汽缸上的兩個(gè)大汽閥。機(jī)組背壓改造后，去除原有兩臺(tái)低壓加熱器，更換原軸封加汽器，將其面積增大為119 m2。

1.3" " 汽輪機(jī)改造后主要技術(shù)參數(shù)

汽輪機(jī)型式：高溫高壓、單缸單軸、沖動(dòng)背壓式；

調(diào)節(jié)方式：噴嘴調(diào)節(jié)；

額定功率：45 MW，最大功率：51 MW；

轉(zhuǎn)速：3 000 r/min；

額定新汽壓力：8.826 MPa；

額定新汽溫度：535 ℃；

額定排汽壓力：0.294 MPa；

額定工況進(jìn)汽量：270 t/h；

轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向：順時(shí)針；

級(jí)數(shù)：Ⅰ調(diào)節(jié)級(jí)+12壓力級(jí)；

回?zé)峒?jí)數(shù)：3級(jí)（分別在4、6、8級(jí)后）；

加熱器數(shù)量：2臺(tái)高加、1臺(tái)除氧器（取消原2臺(tái)低壓加熱器）。

2" " 性能試驗(yàn)

汽輪機(jī)性能試驗(yàn)結(jié)果表明[2]：1號(hào)機(jī)組在額定進(jìn)汽量工況270 t/h下，發(fā)電機(jī)功率為43 MW，汽輪機(jī)排汽量為210 t/h，試驗(yàn)熱耗率為4 560.87 kJ/（kW·h），經(jīng)回?zé)嵯到y(tǒng)及主汽、排汽等參數(shù)修正后，發(fā)電機(jī)功率為45 MW，汽輪機(jī)熱耗率為3 649.20 kJ/（kW·h），汽輪機(jī)排汽量為222 t/h，達(dá)到目標(biāo)值。

2.1" " 額定進(jìn)汽量工況

在額定進(jìn)汽量工況下，測(cè)定汽輪機(jī)背壓改造后的機(jī)組出力、熱耗率、抽汽量等供熱性能指標(biāo)。

2.2" " 最大進(jìn)汽量工況

在最大進(jìn)汽量工況下，測(cè)定汽輪機(jī)背壓改造后的機(jī)組出力、熱耗率、抽汽量等供熱性能指標(biāo)。

2.3" " 部分進(jìn)汽量工況

測(cè)定在部分進(jìn)汽量240、180 t/h工況下的供熱能力及性能指標(biāo)。

2.4" " 目標(biāo)參數(shù)值

汽輪機(jī)在額定進(jìn)汽量270 t/h工況下，汽輪機(jī)進(jìn)汽壓力為8.826 MPa，進(jìn)汽溫度為535 ℃，回?zé)嵯到y(tǒng)運(yùn)行正常，排汽壓力在0.294 MPa時(shí)，達(dá)到目標(biāo)值：

1）機(jī)組輸出功率：45 MW；

2）汽輪機(jī)排汽量：220 t/h；

3）熱耗率：3 664 kJ/（kW·h）。

2.5" " 試驗(yàn)條件

汽輪機(jī)及輔助設(shè)備運(yùn)行正常、穩(wěn)定、無異常泄漏，軸封系統(tǒng)運(yùn)行良好，熱網(wǎng)加熱器及供熱系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，熱網(wǎng)循環(huán)水流量調(diào)整至額定值，高壓主汽調(diào)節(jié)閥能夠調(diào)整到試驗(yàn)規(guī)定負(fù)荷的閥位上。系統(tǒng)條件熱力系統(tǒng)能在試驗(yàn)規(guī)定的熱力循環(huán)下運(yùn)行并保持穩(wěn)定，系統(tǒng)隔離符合試驗(yàn)要求，管道、閥門無異常泄漏，除氧器、排汽裝置保持在較高的水位，各加熱器、除氧器水位正常、穩(wěn)定，在整個(gè)試驗(yàn)過程中，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，機(jī)組設(shè)備及熱力系統(tǒng)工作正常。

2.6" " 試驗(yàn)方法

將機(jī)組進(jìn)汽量調(diào)整至額定進(jìn)汽工況下的270 t/h，主汽壓力為8.83 MPa，熱網(wǎng)循環(huán)水流量在2 300～2 400 t/h，發(fā)電機(jī)功率為45 MW左右，保持汽輪機(jī)排汽壓力穩(wěn)定，保持鍋爐給水流量和汽輪機(jī)進(jìn)汽量基本恒定，維持機(jī)組主要運(yùn)行參數(shù)穩(wěn)定；最大進(jìn)汽工況將機(jī)組進(jìn)汽量調(diào)整至300 t/h，主汽壓力為8.83 MPa，熱網(wǎng)循環(huán)水流量在2 300～2 400 t/h，發(fā)電機(jī)功率為51 MW左右；部分進(jìn)汽工況將進(jìn)汽量調(diào)整至240 t/h和180 t/h分別進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)電機(jī)功率為41.6 MW和30.48 MW。

3" " 試驗(yàn)結(jié)果

1）額定進(jìn)汽工況下試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

2）最大進(jìn)汽工況試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

3）部分進(jìn)汽工況試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

4）發(fā)電機(jī)功率和主汽流量的關(guān)系。

試驗(yàn)結(jié)果表明，1號(hào)機(jī)組在285、270、240、180 t/h工況下，對(duì)應(yīng)汽輪機(jī)主汽流量分別為281.00、273.21、245.47、182.74 t/h，修正后機(jī)組功率分別為48.20、47.16、42.30、30.19 MW。發(fā)電機(jī)功率與主蒸汽流量基本呈線性關(guān)系，隨著汽輪機(jī)進(jìn)汽流量的增加，發(fā)電機(jī)功率呈線性增加，如圖1所示。

5）發(fā)電機(jī)功率和排汽流量的關(guān)系。

試驗(yàn)結(jié)果表明，1號(hào)機(jī)組在285、270、240、180 t/h工況下，機(jī)組修正后功率分別為48.20、47.16、42.30、30.19 MW，額定排汽壓力下汽輪機(jī)排汽流量分別為227.23、222.28、200.64、152.97 t/h。汽輪機(jī)在不同進(jìn)汽量工況下，隨著發(fā)電機(jī)功率增加，機(jī)組排汽流量也呈線性增加，如圖2所示。

6）機(jī)組供熱量和發(fā)電機(jī)功率的關(guān)系。

1號(hào)機(jī)組在285、270、240、180 t/h工況下，實(shí)際供熱負(fù)荷為132.6、131.4、119.0和89.7 MW，經(jīng)過排汽壓力修正后，對(duì)應(yīng)供熱負(fù)荷為144.5、141.5、128.5和100.7 MW，隨著機(jī)組功率的增加，供熱負(fù)荷也在同步增加，如圖3所示。

4" " 結(jié)論

1號(hào)機(jī)組在270 t/h額定進(jìn)汽量工況下，發(fā)電機(jī)功率為43 MW，汽輪機(jī)熱耗率為3 649.20 kJ/（kW·h），汽輪機(jī)排汽量為222 t/h，達(dá)到目標(biāo)值。經(jīng)過背壓改造后，目前機(jī)組運(yùn)行狀況穩(wěn)定，供熱能力大幅提高的同時(shí)，經(jīng)濟(jì)性得到了很大改善。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 王慧敏.晉控電力大唐熱電有限公司4×50 MW機(jī)組主機(jī)規(guī)程（第二版）[Z].2022.

[2] 汽輪機(jī)熱力性能試驗(yàn)規(guī)程 第2部分：方法B——各種類型和容量的汽輪機(jī)寬準(zhǔn)確度試驗(yàn)：GB/T 8117.2—2008[S].

收稿日期：2023-11-23

作者簡(jiǎn)介：王慧敏（1986—），男，山西人，助理工程師，研究方向：電廠熱能與動(dòng)力工程。