300MW汽轮机组整体节能增容改造技术分析

300MW汽轮机组整体节能增容改造技术分析

莫斯

茂名臻能热电有限公司广东省茂名市525000

摘要：基于国家对现役汽轮机节能降耗的要求，本文介绍我厂300MW汽轮机组的整体节能增容改造，解决了该机组热耗高，高压轴封漏气以及安全性等问题。提高了机组效率，降低机组热耗和减少机组安全隐患，，可供同类型机组通流改造时参考。

关键词：汽轮机通流改造热耗

0引言

目前，随着全球及国内经济、能源和环保形势的发展，燃煤发电企业的发展进入了新的关键时期，面临着经济增长方式的转变、市场竞争、资源约束、环境保护等多方面的严峻挑战。为实现节能减排约束性目标，我国政府制定了相关的政策措施，鼓励和支持发电企业进行节能减排的技术改造，采用节能环保新设备、新工艺、新技术。.

随着现代科学技术日新月异的发展，特别是计算机设计能力的高速发展，三维设计和制造已经成为可能，该技术在汽轮机设计制造中也得到了广泛应用。国内制造厂通过对关键加工工艺的改进和引进大型精密加工设备，产品工艺和质量得以大大提高，为先进机组国产化生产制造提供了可能。利用原有热力系统的基础上，引入先进技术对汽轮机进行改造，提高现役机组的出力和经济可靠性，既节约时间，又节约费用。

1机组概况及存在的主要问题

1.1概况

我厂6号机组为东方汽轮机厂生产亚临界、一次中间再热、双缸双排汽、单轴、凝汽式汽轮机，型号为N300-16.7/537/537-8型，于2007年5月投产发电。我厂6号汽轮机为东方汽轮机厂近几年制造的产品，但是仍为上世纪90年代末的设计型号，受设计水平、设计手段的限制，在经济性能方面和安全可靠性方面都存在较多问题。应用先进汽轮机设计技术对其通流部分进行现代化改造势在必行。汽轮机通流部件主要包括截流调节装置、汽轮机静叶栅和动叶片、汽封和轴封及其它辅助装置。通过对汽轮机组通流部件的改造，提高整个机组的效率，降低发电能。

1.2改造前问题简述

经济性方面：#6号汽轮机组设计经济性与当前亚临界300MW汽轮机的先进设计水平相差很大，目前，先进的亚临界300MW汽轮机设计热耗率在7830kJ/kW.h左右，我厂6号汽轮机组的设计热耗率为7975kJ/kW.h，机组最近一次的热力性能试验结果表明：6号汽轮机组在100%额定工况下的热耗率为8574.0kJ/kW.h(根据2012年3月性能试验值)，高出THA工况热耗率设计值599kJ/kW.h。

由于6号汽轮机组投产后，随着机组服役年限的增加，机组的效率也逐年降低，尽管在历年的检修中消除了部分影响机组经济性和安全性的因素，机组经济性较修前也有不同程度改善，但与设计值相比仍有很大的差距，其存在的结构性缺陷非常突出，未从根本上解决机组效率低及可靠性低的问题。

安全性方面：

（1）中压缸中分面进汽室外长约600mm间隙外侧0.20mm，内侧0.30mm（2007年大修数据）。

（2）中压第一级隔板静叶受异物打击，静叶部分损坏。

（3）中压第一级动叶受异物冲击，四片叶片产生裂纹（已于2007年大修期间东汽厂技术人员已修复）。另有变形部分叶片未作处理。

2改造目标、原则和方案

2.1改造前主要设计参数

2.2改造的目标和原则

我厂6号汽轮机的技术改造，重点应针对汽轮机各缸效率偏低及安全可靠性较低的实际情况进行汽轮机通流部分节能增容改造，选择科学合理并且经济的改造方案，并应遵循如下改造目标和原则：

2.1.1改造的目标

(1)通过对汽轮机通流部分的改造，节能降耗，使机组的热耗率、效率达到同类机组的先进水平，实现机组无煤耗增容至330MW；

(2)通过对汽轮机进行技术改造，提高机组的安全可靠性，消除目前机组存在的影响安全可靠运行的缺陷；

(3)考虑到目前及长期的负荷状况，通过改造，使汽轮机满足在不同时期带基本负荷及带调峰负荷的要求，并保证低负荷运行时的经济性；

(4)满足节能调度的要求。

2.1.2改造的原则

(1)汽机基础台板保持不变，各轴承座及其安装位置保持不变

(2)机组高中压、低压外缸保持不变，外形尺寸不变，旋转方向不变；

(3)机组的热力系统不变，各抽汽参数基本不变；

(4)主汽门、调门现有位置不变，各轴承座安装现有位置不变；

(5)与发电机的连接方式和位置不变。

2.3改造的方案

目前同类型300MW汽轮机通流部分改造的成功方案主要有两种：

（1）整体改造：更换高中压转子、低压转子+高压喷嘴组+高、中、低压内缸+静叶持环+高、中、低压各级动叶+高、中、低压各级隔板及静叶+汽封、轴封的方案。对汽轮机动静部分，包括内缸、喷嘴组、静叶持环、动叶、汽封环、联通管、进汽插管等整体进行改造，达到提高汽轮机经济性和安全性的目的。

（2）部分改造（局部改造）：即对汽轮机部分部件进行改造，主要集中在喷嘴组更换和新型汽封改造2个方面，通过提高喷嘴组效率及新型汽封的应用，达到汽轮机提效的目的，此类改造既可以由制造厂与汽封生产厂家共同完成，也可由专业公司承担，汽封主要采用接触式汽封、布莱登汽封、蜂窝汽封、刷式汽封。

结合已有的汽轮机通流改造工程实施经验，推荐6号汽轮机通流部分节能增容改造的总体方案为整体改造方案，即维持机组喷嘴调节方式不变，更换高中压转子、低压转子并重新设计更换高、中、低压各级静叶及动叶片，低压转子未级叶片由851型改为910型。同时更换高中压、低压内缸。

3通流改造前后主要试验结果比较

通流改造前，三阀全开（3VWO）工况下，经过一、二类修正后的热耗率为8347.6kJ/(kW.h)，修正后发电机输出功率为318.645MW；通流改造后，三阀全开（3VWO）工况下，经过一、二类修正后热耗率为8069.8kJ/(kW.h)，修正后发电机功率为345.211MW，通流改造前后热耗率降低277.8kJ/(kW.h)。

通流改造前，试验负荷300MW工况下，经过一、二类修正后的热耗率为8397.6kJ/(kW.h)，修正后发电机输出功率为296.974MW；通流改造后，试验负荷300MW工况下，经过一、二类修正后热耗率为8187.3kJ/(kW.h)，修正后电功率为301.772MW，通流改造前后热耗率降低210.3kJ/(kW.h)。

表2三阀全开（3VWO）工况下各缸效率对机组热耗率的影响

4通流改造后安全及经济性分析

4.1安全效益

本工程中6号汽轮机通流部分改造的一个重要原则就是保持现有热力系统和热力参数基本不变，汽轮机各个接口位置基本不变，基础不变。采用汽轮机通流现代设计技术，如全三元流设计，更换通流部分高、中、低压转子，高、低压内缸，喷嘴组、各级动叶和静叶、汽封等；新型叶型的刚性将大大优于原设计叶片，隔板的刚性也增强；同时，末级和次末级动叶将采用先进的更为安全可靠的连接结构，保证叶片的振动与强度安全性，改造后机组的安全性较改造前大为提高。

4.2经济效益

1）出力增加：改造后机组最大连续出力330MW。

2）热耗降低：汽轮机通流部分节能增容改造后，6号汽轮机的高压缸效率约可达到86%，中压缸效率约可达到93%，低压缸效率约可达到89%，若结合改造对热力系统进行优化完善，并进行冷端优化后，THA工况下6号机组热耗率可达到8065kJ/kW.h左右（设计背压8kPa）。6号汽轮机组THA热耗率可降低约510kJ/kW.h。

3）环保效益（在环保分析计算中，按1吨标煤排放2.6吨二氧化碳、3.9千克二氧化硫、0.995千克NOx考虑）6号机组汽轮机实施通流部分节能增容改造后，按机组热耗率下降510kJ/kW.h计，改造后机组额定功率317MW，按年利用小时6000小时计算，机组年节约标准煤约3.31万吨，每年减少二氧化碳排放8.62万吨，减少二氧化硫排放0.129万吨,减少氮氧化物排放330吨。

5结论

随着国家及省政府的环保政策日益严格，燃煤发电厂将面临更为严格的环保要求和严峻的市场经营形势，汽轮机的通流节能增容改造后均达到降耗增容的效果，机组的经济性和安全性获得了明显提高，同时国家鼓励并给予政策支持。所以说不论从改造的技术，改造的效果、还是政府政策层面来看，实施汽轮机通流部分节能增容改造都是可行的，值得推广借鉴。

参考文献：

[1]刘爱忠.汽轮机设备及运行[M].北京：中国电力出版社，2003.

[2]彭胜.300MW汽轮机通流改造技术分析[J].科技展望,2014(01).

[3]赵杰,付昶,朱立彤,杨寿敏.300MW等级汽轮机通流部分改造综述[J].热力透平,2011(01).