黃玉
(廣東省粵電集團有限公司沙角C電廠,廣東東莞,523936)
汽輪機通流部分改造的主要目的是提高機組經濟性和安全性,實現(xiàn)節(jié)能降耗。廣東省粵電集團有限公司沙角C電廠3臺汽輪機為GEC ALSTHOM TURBINE GENERATORS LIMITED(簡稱GA公司)生產的亞臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、凝汽式汽輪發(fā)電機組,投產發(fā)電至今已運行19年時間。目前國內亞臨界300MW、600MW汽輪機熱耗率的先進水平約7850 kJ/(kW.h)(背壓6kPa),1號、2號、3號汽輪機大修后性能試驗分別于2015年3月、2014年3月和2013年3月進行,根據3臺汽輪機大修后的熱力性能試驗結果,即廣東省粵電集團有限公司沙角C電廠3臺汽輪機的經濟性與目前機組的先進水平相差約3.5%-4.0%。鑒于3臺汽輪機組經濟性較差,廣東省粵電集團有限公司沙角C電廠擬對3臺汽輪機進行通流部分節(jié)能改造,以期解決其經濟性與安全性的問題。
(1)在保證現(xiàn)有鍋爐、發(fā)電機不變的前提下,通過對汽輪機高中低壓缸通流部分進行改造,達到提高汽輪機熱效率、降低熱耗率、提升設備運行壽命的目的,汽輪機銘牌出力660MW。在不影響改造效果的前提下,盡可能利用原有設備(減少改造工作量)。
(2)改造時,高中低壓外缸殼體不變,內缸的原支撐方式基本不變。各管道接口位置不變,轉子跨度、軸系、汽輪機高壓轉子與主油泵短軸接口和位置、汽輪機與發(fā)電機連接方式和位置、現(xiàn)有的汽輪機基礎等不變。改造后對基礎負荷應無負面影響。汽輪機各軸承座、進汽閥門不變。額定轉速、旋轉方向不變。機組啟動方式不變(原設計是高壓缸啟動,沒有高、低壓旁路系統(tǒng))。
(3)改造后的汽輪機設備利用率高,維護成本低。葉片設計成熟,制造和裝配精確,使葉片在允許的周波變化范圍內不致產生共振。改造不使用試驗性的設備和技術。
(4)基于電廠汽輪機高排及冷再管道沒有閥門,汽輪機在停運后的冷卻過程,汽輪機高壓缸排汽口上下溫差會逐漸加大,最大可達90℃,改造后汽輪機應考慮電廠現(xiàn)場情況,保證汽輪機的安全性。
3.1.1 銘牌功率考核工況(TRL工況)
銘牌功率(額定功率)是指能夠在下列條件下,保證在壽命期內任何時間,發(fā)電機出線端能安全、連續(xù)輸出的功率。此工況為出力保證值的考核工況,即TRL工況。
3.1.2 熱耗率驗收工況(THA)
3.1.2.1 第一驗收工況---100% THA工況條件
(1)機組功率為660MW。乙方應設計精準,使機組在額定參數、三閥點狀態(tài)下功率盡量為660MW。試驗在3VWO工況下進行,試驗結果則不做閥位修正。如試驗時背壓低于額定值(6.07kPa(a)),通過調整使之達到額定值。(2)額定主蒸汽參數(17.5MPa,538℃),再熱蒸汽溫度(540℃),額定背壓(6.07kPa(a))及所規(guī)定的汽水品質。(3)補給水率為0%,凝結水過冷度為0℃。(4)主汽閥組壓損不超過4.0%,中壓聯(lián)合汽門壓損不超過2.5%。如果閥組壓損不超過限定值時,試驗結果不做閥組壓損修正。(5)設計再熱壓損7.5%,中低壓缸連通管壓損1%,給水泵焓升為26.9kJ/kg。(6)全部回熱系統(tǒng)正常運行,不帶廠用輔助蒸汽,各加熱器端差與抽汽管道壓損見表1。(7)在額定電壓、額定頻率、額定功率因數0.9(滯后)、額定氫壓、發(fā)電機冷卻器冷卻水溫不超過38℃時,發(fā)電機效率98.92%,機械損失2796kW。(8)主蒸汽流量需為1893.3t/h,最終給水溫度為271.1℃。
3.1.2.2 第二驗收工況:75%THA工況為熱耗率保證值的第二驗收工況
(1)在規(guī)定的主蒸汽溫度(538℃)、再熱蒸汽溫度(540℃)、背壓為6.07kPa(a)。(2)再熱壓損 7.5%,中低壓缸連通管壓損1%,給水泵焓升為19.8kJ/kg。(3)試驗結果不做主汽壓力修正。(4) 其余條件同第一驗收工況的(3)、(4)、(6)、(7)項。在上述條件下機組可安全連續(xù)運行,輸出的功率為THA工況功率的75%,此工況稱為75%THA工況。
3.1.2.3 第三驗收工況:50%THA工況為熱耗率保證值的第三驗收工況
(1)在規(guī)定的主蒸汽溫度(538℃)、再熱蒸汽溫度(528℃)、背壓為6.07kPa(a)。(2)再熱壓損7.5%,中低壓缸連通管壓損1%,給水泵焓升為14.7kJ/kg。(3)試驗結果不做主汽壓力的修正。(4) 其余條件同第一驗收工況的(3)、(4)、(6)、(7)項。在上述條件下機組可安全連續(xù)運行,輸出的功率為THA工況功率的50%,此工況稱為50%THA工況。
3.1.3 汽機加權保證熱耗率Q
應根據本工程負荷模式按三個負荷點的熱耗率進行加權平均,該加權熱耗率作為本工程性能考核指標。計算方法如下。
負荷 加權系數 保證熱耗率100%THA 1/4 Q100%75% THA 1/2 Q75%50% THA 1/4 Q50%
汽機加權保證熱耗率Q = Q100%×(1/4)+ Q75%×(1/2)+Q50%×(1/4),加權熱耗率值為7842.9kJ/kWh。
(1)汽輪機改造后性能保證值:①汽輪機組熱耗率:機組100%THA工況熱耗率保證值不高于7628.2 kJ/kWh;加權熱耗率保證值不高于7842.9kJ/kWh;②汽輪機高中低壓缸效率(3VWO工況);高壓缸效率>88.10%(包含高壓閥組損失);中壓缸效率>93.28%(包含中壓聯(lián)合汽門閥門損失)。(2)帶負荷運行:額定轉速、臨界轉速下的軸振,各方向的瓦振應滿足汽輪機設計規(guī)范的要求。并要求汽輪機在額定轉速時,汽輪機各軸承振動在垂直、水平上雙振幅振動值不大于0.034mm,在任何軸頸上所測得的兩個方向的雙振幅相對振動值不大于0.076mm。各轉子及軸系在通過臨界轉速時軸振不大于0.150mm,軸瓦振動不大于0.068mm。改造后汽輪機軸系不應導致發(fā)電機軸承振動超標。(3)汽輪機在任何工況下運行,汽輪機轉子軸向推力大小基本保持不變,方向保持不變;推力瓦的金屬溫度正常值不超過90℃,各徑向軸承金屬溫度正常運行時最高不超過105℃。(4)機組在正常運行時,距設備外殼1米,距汽輪機運轉層上1.2米高處的假想平面處測得的最大噪聲不大于85dB(A)。
進行汽輪機高、中、低壓缸通流部分整體技術改造,包括高壓缸、中壓缸和兩個對稱雙流低壓缸,各缸都加了1級,提高了蒸汽做功過程,提高了效率;不改變原來機組的基礎及軸承。以達到降低機組熱耗率和提升機組安全性的目的。改造后汽輪機主要部件的運行壽命將大大延長,大氣污染物排放也大幅降低。由此可見,機組經過改造后提高了安全可靠性,也減少了運行維修成本,具有顯著的經濟效益和環(huán)保效益。
參考文獻
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