汽輪機(jī)通流技術(shù)改造

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1、蘇制超臨界三缸兩排汽320MW汽輪機(jī)通流技術(shù)改造李寶清，趙呂順，楊艦，王勝利（北京全四維動(dòng)力科技有限公司，北京，100085）摘要：蘇制超臨界320MW汽輪機(jī)熱耗高、效率低，顯著低于目前300MW機(jī)組的先進(jìn)水平。北京全四維動(dòng)力科技有限公司采用最新的設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)其進(jìn)行了通流技術(shù)改造，通流改造后的熱力性能試驗(yàn)表明該型汽輪機(jī)的通流改造是非常成功的，也為國(guó)內(nèi)其他進(jìn)口機(jī)組的通流改造提供了很好的借鑒。關(guān)鍵詞：超臨界；汽輪機(jī)；通流改造；缸效率；熱耗0.引言隨著近幾年我國(guó)和全球經(jīng)濟(jì)、能源和環(huán)保形勢(shì)的發(fā)展，火力發(fā)電企目前面臨的形勢(shì)也

2、出現(xiàn)了一些新的特點(diǎn)。節(jié)能減排已經(jīng)提升為火電企業(yè)發(fā)展的約束性指標(biāo)；火力發(fā)電企業(yè)的電量調(diào)度已由銘牌調(diào)度逐步調(diào)整為節(jié)能調(diào)度；07年以來(lái)國(guó)內(nèi)外電煤價(jià)格一度高漲，火電企業(yè)經(jīng)營(yíng)壓力陡增。在上述背景下，機(jī)組的煤耗水平、汽輪機(jī)的熱耗水平已成為影響火電企業(yè)生存與發(fā)展的關(guān)鍵指標(biāo)，要在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中保持發(fā)展優(yōu)勢(shì)，就必須采取有效措施，大幅度降低汽輪發(fā)電機(jī)組的供電煤耗水平。華能南京電廠＃1、＃2機(jī)組為前蘇聯(lián)生產(chǎn)的超臨界機(jī)組。1994年投產(chǎn)以來(lái)，汽輪機(jī)缸效率和熱耗率一直嚴(yán)重偏離設(shè)計(jì)值，機(jī)組煤耗較高，且存在某些安全可靠性問(wèn)題，迫切需要對(duì)其進(jìn)行技術(shù)

3、改造以實(shí)現(xiàn)機(jī)組熱力性能和安全性能的提升，以實(shí)現(xiàn)大幅度的節(jié)能減排、應(yīng)對(duì)節(jié)能調(diào)度和煤炭成本上漲帶來(lái)的壓力。1.蘇制超臨界320MW汽輪機(jī)概況華能?chē)?guó)際南京發(fā)電廠＃1、＃2汽輪機(jī)是烏克蘭哈爾科夫汽輪機(jī)廠生產(chǎn)制造的K—320—23.5—4型超臨界、一次中間再熱、三缸兩排汽沖動(dòng)凝汽式汽輪機(jī)。該型機(jī)組主蒸汽參數(shù)為23.5Mpa、540℃；再熱蒸汽參數(shù)為3.7Mpa、540℃,銘牌出力為320MW。K—320—23.5—4型汽輪機(jī)的結(jié)構(gòu)如下圖所示。該型汽輪機(jī)由高壓缸、中壓缸和低壓缸三個(gè)汽缸組成，其中高、中壓缸為雙層缸，采用蒸汽流

4、向反向布置，低壓缸采用雙流式布置。圖1超臨界320MW汽輪機(jī)縱剖面圖高壓缸部分通流級(jí)數(shù)為9級(jí)，包含1個(gè)單列調(diào)節(jié)級(jí)和8個(gè)壓力級(jí)；中壓缸部分通流級(jí)數(shù)為10級(jí)，低壓缸的通流級(jí)數(shù)為2×5級(jí)。原機(jī)組高、中壓轉(zhuǎn)子為整鍛轉(zhuǎn)子，低壓轉(zhuǎn)子為焊接轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子間均采用了剛性聯(lián)接。2.蘇制超臨界320MW汽輪機(jī)的熱力性能2005年＃2機(jī)組大修前后和2008年＃2機(jī)組通流改造前的熱力性能數(shù)據(jù)與原機(jī)組設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)比如下表所示。2005年大修前后、08年改造前實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與原設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)比設(shè)計(jì)值2005年2008年改造前大修前大修后高壓缸效率82.6%

5、78.25％79.7％77.84%中壓缸效率93%88.79％90.4％90%熱耗率kJ/kWh7938.6——8400從上表數(shù)據(jù)可以看出該機(jī)組的熱耗水平要比300MW等級(jí)汽輪機(jī)的先進(jìn)熱耗水平高出420kJ/kWh以上，其性能不僅嚴(yán)重落后于當(dāng)今300MW機(jī)組的先進(jìn)水平，與原設(shè)計(jì)值也存在很大差距。分析該型機(jī)組熱力性能較差的因素主要有以下幾點(diǎn)：（1）該型320MW超臨界機(jī)組設(shè)計(jì)年代較早，其設(shè)計(jì)水平屬于上世紀(jì)80年代的設(shè)計(jì)水平；（2）各級(jí)焓降分配不合理，各級(jí)余速損失較大，內(nèi)效率低；（3）葉片型線設(shè)計(jì)技術(shù)已比較落后，損失

6、大、級(jí)效率低；（4）高、中壓通流部分隔板導(dǎo)葉均采用寬葉片，展弦比小，二次流損失大；（5）調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴設(shè)計(jì)采用了效率較低的直通道噴嘴；（6）動(dòng)靜匹配不合理，攻角損失大；（7）通流子午面雖經(jīng)過(guò)光順，但光順程度較差（尤其是低壓部分），流動(dòng)損失較大；（8）雖然在機(jī)組設(shè)計(jì)中葉頂采用了多齒汽封，但葉頂汽封設(shè)計(jì)不合理，漏汽損失大；（9）原機(jī)組軸封設(shè)計(jì)不合理，軸封漏汽量大。3.汽輪機(jī)通流技術(shù)改造方案及措施3.1改造原則依據(jù)以往通流改造項(xiàng)目的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)與該項(xiàng)目的具體要求，與用戶協(xié)商確定的該型機(jī)組的改造原則如下：（1）汽輪機(jī)與發(fā)電機(jī)的接

7、口不變；（2）汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)基本不變，各抽汽口抽汽參數(shù)基本不變；（3）汽輪機(jī)基礎(chǔ)、軸承箱與軸承座不動(dòng)；（4）改造后設(shè)備滿足現(xiàn)場(chǎng)安裝要求。3.2通流技術(shù)改造目標(biāo)（1）通過(guò)對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，提高汽輪機(jī)的效率，高壓缸缸效率>85%（更換新閥門(mén)后可達(dá)86%以上）、中壓缸缸效率>93%、低壓缸缸效率>87%；降低熱耗，使機(jī)組的熱耗達(dá)到1880kcal/kWh以下。（2）通過(guò)對(duì)汽輪機(jī)通流改造，實(shí)現(xiàn)機(jī)組增容，額定功率增至340MW。（3）通過(guò)技術(shù)改造，提高機(jī)組安全可靠性，可用性，降低檢修和維護(hù)成本。3.3改造更換部件圖2中

8、的彩色部分即為本次改造方案中的主要更換部件范圍。除對(duì)主要的通流部件高、中、低壓轉(zhuǎn)子、動(dòng)葉片、隔板、部分隔板套及汽封等部件更換外，還對(duì)影響機(jī)組安全性、可維護(hù)性的部件進(jìn)行了更換，如盤(pán)車(chē)裝置、聯(lián)軸器螺栓和可傾瓦軸承等。圖2通流改造更換部件示意圖3.4通流改造技術(shù)措施在該型機(jī)組的通流改造方案設(shè)計(jì)中，主要的技術(shù)措施包括：1).合理優(yōu)化各級(jí)焓降分配調(diào)整了各級(jí)節(jié)圓直徑，優(yōu)化了焓降分配和