330MW汽輪機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)改造可行性分析

摘要：文章針對原型機(jī)組的設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從機(jī)組熱力系統(tǒng)、汽輪機(jī)本體結(jié)構(gòu)兩個方面進(jìn)行技術(shù)改造方案分析論證，在保證機(jī)組安全運(yùn)行的前提下提高了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，證明回?zé)嵯到y(tǒng)改造方案是可行的。通過對汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)的改造，機(jī)組設(shè)計(jì)給水溫度可由256.1℃提高至274.3℃，可有效地提高機(jī)組運(yùn)行循環(huán)效率，并降低發(fā)電煤耗。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)組；高壓加熱器；給水溫度；回?zé)嵯到y(tǒng)；熱力系統(tǒng)；本體結(jié)構(gòu) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TK262 文章編號：1009-2374（2015）27-0041-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.27.022

1 機(jī)組概述

大唐桂冠合山發(fā)電有限公司亞臨界330MW機(jī)組系北京北重汽輪電機(jī)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的N330-17.75/540/540型凝汽式汽輪機(jī)。機(jī)組由兩級高壓加熱器、一級除氧器和四級低壓加熱器組成七級回?zé)嵯到y(tǒng)，其中次末級高加設(shè)外置式蒸汽冷卻器，機(jī)組最終給水溫度設(shè)計(jì)值為253.3℃。由于該型機(jī)組最終給水溫度相較于其他類型機(jī)組偏低，現(xiàn)擬對該型汽輪機(jī)組進(jìn)行回?zé)嵯到y(tǒng)改造，在原七級回?zé)峄A(chǔ)上增加一級高壓加熱器，以提高給水溫度，降低機(jī)組熱耗率，提高熱經(jīng)濟(jì)性。系統(tǒng)中配有3臺50%容量的電動給水泵，2臺運(yùn)行、1臺備用。

2 改造必要性

汽輪機(jī)組的給水回?zé)嵯到y(tǒng)既是汽輪機(jī)熱力系統(tǒng)的基礎(chǔ)，也是電廠熱力系統(tǒng)的核心，它對機(jī)組和電廠的熱經(jīng)濟(jì)型起著決定性作用，最終給水溫度是影響回?zé)嵫h(huán)熱經(jīng)濟(jì)性的重要參數(shù)之一，直接影響汽輪機(jī)和整個火電廠的熱經(jīng)濟(jì)性。通過對汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)的改造，可有效提高機(jī)組最終給水溫度，降低機(jī)組冷源損失，可顯著降低電廠能耗，提高電廠熱經(jīng)濟(jì)性。另外，近年來由于火電裝機(jī)容量增加，機(jī)組平均負(fù)荷率相應(yīng)降低，經(jīng)8級回?zé)嵯到y(tǒng)改造后，在保持現(xiàn)有鍋爐參數(shù)不變的情況下，在同等機(jī)組電負(fù)荷下汽輪機(jī)進(jìn)汽比例上升約5%，使得機(jī)組運(yùn)行工況更加貼近設(shè)計(jì)工況點(diǎn)，機(jī)組內(nèi)效率也會相應(yīng)提高，這也進(jìn)一步提高機(jī)組實(shí)際運(yùn)行效率值，提高整廠熱經(jīng)濟(jì)性。

3 技術(shù)改造方案

3.1 熱力系統(tǒng)改造方案

根據(jù)N330-17.75/540/540型凝汽式汽輪機(jī)技術(shù)特點(diǎn)，在高壓缸增加一段非調(diào)整抽汽用于增加的一級高壓加熱器，以提高鍋爐最終給水溫度，降低機(jī)組熱耗率。而新增高加的位置布置及疏水方式如下：增加的一級高壓加熱器放置于原機(jī)組#7高加之后，在原機(jī)組#6高加的外置蒸汽冷卻器之前，即原機(jī)組外置蒸冷器仍然位于機(jī)組給水回?zé)嵯到y(tǒng)最末端，新增高加疏水通過壓力調(diào)節(jié)閥減壓到與凝結(jié)水壓力相匹配后壓力，再與DJ4出口凝結(jié)水一起進(jìn)入除氧器。表1為改造前以及改造后主要工況熱力數(shù)據(jù)匯總表：

由上述數(shù)據(jù)表1可以判斷出，在THA工況下，機(jī)組經(jīng)回?zé)嵯到y(tǒng)改造即增加一級高加后，在同等進(jìn)汽流量下機(jī)組功率值將減小，即機(jī)組汽耗率有所上升，但是機(jī)組熱耗值卻隨之降低。

3.2 本體結(jié)構(gòu)改造方案

根據(jù)N330-17.75/540/540型凝汽式汽輪機(jī)技術(shù)特點(diǎn)，在高壓缸增加一段非調(diào)整抽汽用于增加的一級高壓加熱器，可更換高壓內(nèi)、外缸來實(shí)現(xiàn)：更換高壓部件如下：（1）高壓外缸；（2）高壓內(nèi)缸；（3）高壓主汽門平衡管（兩閥門間）；（4）抽汽管道上配備的閥門等。

更換高壓模塊，高壓內(nèi)缸增加了一級高加抽汽口，和原機(jī)組相比，隔板和轉(zhuǎn)子輪盤軸向位置均有相應(yīng)調(diào)整，外缸也增加了抽汽口法蘭。更換的高壓缸高壓進(jìn)汽口、排汽口位置不變，汽缸外形大小不變、汽封管路接口位置尺寸不變。更換高壓缸后，由于增加了抽汽口法蘭，而原主蒸汽管路未換，則新增加的抽汽管路與高壓主汽閥門的平衡管相干涉，故需要更換平衡管。

此改造方案需要更換部件的投入成本大，但是整體工藝性好、加工焊接風(fēng)險(xiǎn)小。

4 機(jī)組可靠性分析

4.1 改造后機(jī)組強(qiáng)度核算

4.1.1 高壓隔板強(qiáng)度核算。高壓缸隔板強(qiáng)度計(jì)算數(shù)據(jù)如下：

板體應(yīng)力和撓度均在允許范圍內(nèi)，可直接使用，第七、八級隔板需返廠進(jìn)行局部加工。

4.1.2 動葉片強(qiáng)度核算。第8級后抽汽，仍采用原葉片，經(jīng)對該級強(qiáng)度工況進(jìn)行核算，最大蒸汽彎應(yīng)力為270.88ata，安全倍率為13.56，均在允許范圍之內(nèi)，原葉片可以安全運(yùn)行。詳見表3：

4.2 機(jī)組軸向推力變化

增加一級高加后機(jī)組運(yùn)行軸向推力變化值見表4：

原330MW機(jī)組通流在1004t/h進(jìn)汽工況時推力值-2029.54kgf，高壓缸增加一級非調(diào)整抽汽用于增加一級高加后，最大進(jìn)汽工況的推力值為-4311.6kgf，軸向推力減少約2282kgf。

原330MW機(jī)組推力瓦正、負(fù)瓦面積相同，均為1360cm2，允許比壓最大可達(dá)2.45～2.74MPa，折算成推力為±34000～38000kgf，說明回?zé)嵯到y(tǒng)改造后機(jī)組運(yùn)行推力仍在允許值范圍內(nèi)，機(jī)組可安全運(yùn)行。

5 技術(shù)改造結(jié)論

通過對大唐桂冠合山發(fā)電有限公司亞臨界330MW機(jī)組熱力系統(tǒng)及本體結(jié)構(gòu)兩方面進(jìn)行改造方案的論證分析，得出以下結(jié)論：

5.1 在熱力系統(tǒng)改造方面

從循環(huán)效率看，高壓加熱器疏水逐級自流方式是最經(jīng)濟(jì)的，但是考慮機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)改造的原則性和可行性，采用新增加的高壓加熱器疏水直接疏至主凝結(jié)水管道（4號低加出口）的改造方案，對原有高加和給水系統(tǒng)的影響最小，且不同的疏水方式對熱經(jīng)濟(jì)性收益的影響有限。另外，機(jī)組原外置式過熱蒸汽冷卻器置于新增加的8號高壓加熱器后可以進(jìn)一步提高鍋爐給水溫度，并降低機(jī)組熱耗率。

從熱力系統(tǒng)改造方面考慮，采用6號高加外置蒸冷器仍置于給水加熱系統(tǒng)最末端且新增高加疏水回4號低加出口的方案。

5.2 在本體結(jié)構(gòu)改造方面

目前北重公司已有成熟的配置8級回?zé)岬膩喤R界330MW機(jī)組高壓模塊運(yùn)行業(yè)績，在機(jī)組結(jié)構(gòu)可靠性方面，因此更換高壓內(nèi)、外缸為本體改造方案。

5.3 機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性方面

本項(xiàng)目按上述方案改造完成后，機(jī)組熱耗率較改造前可下降約49.0kJ/kW·h，年節(jié)約標(biāo)煤約2927.2噸，年累計(jì)節(jié)約成本約219.5萬元（按標(biāo)煤750元/噸計(jì)算），節(jié)能效益顯著。

5.4 綜合可靠性方面

通過對熱力系統(tǒng)改造論證、機(jī)組強(qiáng)度、運(yùn)行推力的可靠性計(jì)算分析及機(jī)組啟動程序的調(diào)整考慮，本機(jī)組改造方案在技術(shù)上是完全可行的。

綜上所述，N330-17.75/540/540型機(jī)組增加一段回?zé)岢槠脑旒夹g(shù)方案可行。但需要說明的是，由于機(jī)組通過回?zé)嵯到y(tǒng)改造提高了最終給水溫度值，將對鍋爐受熱面產(chǎn)生影響，需要對配套鍋爐進(jìn)行的相關(guān)改造進(jìn)行可研論證，另外新增高加布置以及相關(guān)給水系統(tǒng)管路改造等工作也需要進(jìn)行可研論證。

特別提示：汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)改造對鍋爐效率及其他方面的影響，需要做進(jìn)一步的論證。在鍋爐、汽輪機(jī)回?zé)嵯到y(tǒng)改造都完成后方可對整個電廠熱力循環(huán)效率的提升（供電煤耗的下降）進(jìn)行探討，最終確定節(jié)能指標(biāo)數(shù)據(jù)。

作者簡介：劉燕（1962-），男，遼寧建平人，大唐桂冠合山發(fā)電有限公司工程師，研究方向：發(fā)電廠電力系統(tǒng)及自動化。

（責(zé)任編輯：陳 倩）