汽輪機通流改造及效益分析

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1、汽輪機通流部分改造及效益分析湖南省電力公司試驗研究院李明2008年4月前言火力發(fā)電廠是一次能源消耗的大戶，降低火電廠的煤耗對于實現(xiàn)“十一五”節(jié)能減排目標(biāo)有著十分重要的作用。節(jié)能降耗與企業(yè)的生存與發(fā)展密切相關(guān)，降低發(fā)電成本、提高經(jīng)濟性是火力發(fā)電企業(yè)的迫切需要。發(fā)電煤耗是影響火電廠成本的最主要因素之一，根據(jù)對火力發(fā)電廠的熱經(jīng)濟性分析，電廠能耗高的一個重要原因是汽輪機通流部分效率低。我國自20世紀(jì)80年代后期開始重視和研究汽輪機組技術(shù)改造工作。經(jīng)過近20年的發(fā)展，圍繞提高效率和效益、改善環(huán)境、降低成本，各汽輪機制造廠紛紛

2、引進(jìn)和消化了國外最先進(jìn)的、成熟的三維氣動熱力設(shè)計技術(shù)，進(jìn)行了有計劃、有規(guī)模的舊機組通流部分改造，以增加出力、降低能耗。一湖南省機組通流部分改造情況自1998年以來，湖南省內(nèi)火電廠完成通流部分現(xiàn)代化改造的機組共5臺，并全部按照美國機械工程協(xié)會《汽輪機性能試驗規(guī)程》（ASMEPTC6—1996）進(jìn)行了性能考核試驗。其中300MW機組1臺，200MW機組1臺，125MW機組2臺，改造后的機組基本能達(dá)到或接近制造廠家的保證值，經(jīng)濟效益顯著。在額定參數(shù)，額定背壓下，機組可以增容5％以上，達(dá)到了增容降耗的目標(biāo)。證明汽輪機通流部

3、分的改造是提高機組效率和安全性及合理延長壽命的重要手段。1.1機組通流部分改造的技術(shù)原則湖南省內(nèi)大部分機組改造采用的方案為通流部分全面更換式的改造，根據(jù)機組當(dāng)時的情況及改造的可靠、便利、可行性，通流部分改造的技術(shù)原則基本為：1.1.1安全可靠性第一，消除原機組的薄弱環(huán)節(jié)及不安全因素，提高機組的可用率；1.1.2采用先進(jìn)的汽輪機通流部分改造技術(shù)（三元流技術(shù)、引進(jìn)型葉型、結(jié)構(gòu)、工藝），節(jié)能降耗，以提高汽缸效率，增加機組無煤耗出力為主要目標(biāo)；1.1.3現(xiàn)有的熱力系統(tǒng)（包括汽水系統(tǒng)、回?zé)嵯到y(tǒng)、汽封系統(tǒng)、各抽汽口及高壓缸排汽

4、口位置）不變；機組通流部分改造的技術(shù)原則1.1.4機組基礎(chǔ)不動，基礎(chǔ)負(fù)荷的變化不得超過基礎(chǔ)原設(shè)計負(fù)荷；1.1.5前軸承座、中軸承座、后軸承座位置不變，汽缸的支承方式不變；1.1.6轉(zhuǎn)子與發(fā)電機及主油泵的聯(lián)接方式和位置不變，與盤車裝置的聯(lián)接方式和位置不變；1.1.7高壓主汽門、調(diào)速汽門、中壓主汽門、調(diào)門的安裝位置不變；1.1.8在額定工況下，各抽汽口的參數(shù)基本不變。1.2.1調(diào)節(jié)級改進(jìn)：采用新設(shè)計的調(diào)節(jié)級靜葉、動葉片。動葉采用高效平衡動葉，改進(jìn)動葉圍帶結(jié)構(gòu)，增加葉頂汽封齒數(shù)，減小漏汽損失；靜葉采用子午端壁型線，減小端

5、部二次損失；1.2.2高效后加載層流靜葉葉型：引進(jìn)消化的日本日立600MW機組靜葉葉型，薄葉片出汽邊設(shè)計，使葉柵效率大幅度提高；1.2.3分流葉柵技術(shù)：不僅滿足了隔板剛度、強度要求，而且能獲得較高的氣動性能及動葉調(diào)頻特性；總損失、型線損失、端部損失都比傳統(tǒng)葉柵有較大幅度的降低；1.2.4平衡扭曲動葉：該項技術(shù)是引進(jìn)技術(shù)，平衡動葉葉型是考慮了氣體壓縮性的層流葉型，具有更低的葉型損失。動葉根部型線損失為2.6%，頂部型線損失為1.9%，分別比傳統(tǒng)動葉降低1.8%、1.2%。采用扭曲成型使流型沿葉高優(yōu)化，進(jìn)口攻角減小，級

6、效率明顯提高；1.2機組通流部分改造的技術(shù)特點機組通流部分改造的技術(shù)特點1.2.5多齒汽封結(jié)構(gòu)：取消凸頭鉚接圍帶，不但使葉頂漏汽產(chǎn)生的流動干擾消失，而且為多齒汽封結(jié)構(gòu)設(shè)計和光滑子午流道提供了條件；1.2.6光滑子午道通流設(shè)計：高、中、低壓各缸通流子午面采用光順設(shè)計技術(shù)，大大減小了流動附加損失；1.2.7斜置靜葉技術(shù)：低壓未級靜葉采用能大大減小根部二次流損失的斜置靜葉技術(shù)，級效率提高1.5%；1.2.8當(dāng)代最先進(jìn)的彎曲葉片設(shè)計技術(shù)：主要采用全三維粘性流設(shè)計思想，利用先進(jìn)的計算機技術(shù)及實驗流體力學(xué)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計，以大幅度

7、地減低葉片根部和頂部的端損。湖南省內(nèi)火電廠汽輪機通流部分改造后均按照國際上最高技術(shù)要求和精度等級的試驗規(guī)程——美國機械工程師協(xié)會《汽輪機性能試驗規(guī)程ASMEPTC6》進(jìn)行了機組性能考核試驗。二、通流部分改造效果分析表1第一臺125MW機組改造后試驗結(jié)果項目單位設(shè)計值3VWO13VWO2試驗電功率MW/134.149136.035試驗主蒸汽流量t/h/419.269427.863試驗熱耗率kJ/kW.h/8733.938749.4修正后電功率MW135145.601145.74修正后主汽流量t/h396.7454.9

8、64454.97修正后熱耗率kJ/kW.h81838350.628358.38高壓缸效率%81.9178.6478.35中壓缸效率%90.1690.290.3低壓缸效率%86.7682.3783.33經(jīng)中聯(lián)門壓損修正后熱耗率kJ/kW.h/8262.888271.68表2第二臺125MW機組改造后試驗結(jié)果項目單位設(shè)計值3VWO13VWO2試驗電功率MW/13