卜 毅

內(nèi)蒙古能源發(fā)電金山熱電有限公司 內(nèi)蒙古 呼和浩特 010106

1 引言

隨著城市化進(jìn)程的不斷加深，城市的基礎(chǔ)設(shè)施如供電、供水、供熱等方面的標(biāo)準(zhǔn)也越來(lái)越高。在當(dāng)前的環(huán)境中，城市基礎(chǔ)設(shè)施的完備程度決定了城市化程度和城市化水平的高低，決定了城市居民生活水平的好壞?，F(xiàn)階段，某些地區(qū)的集中供暖雖然已經(jīng)具備了相應(yīng)的規(guī)模，但是其供熱源規(guī)模小、供熱能力不強(qiáng)，不能夠充分的滿足城市供熱標(biāo)準(zhǔn)，城市供熱仍存在一定的不足。目前，城市經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展、城市地產(chǎn)開發(fā)速度不斷加快、綜合性住宅逐漸增加、供熱市場(chǎng)需求不斷加大，倒逼供熱企業(yè)充分利用能源進(jìn)行產(chǎn)熱。為了保障居民生活水平，對(duì)電廠的裝機(jī)容量為4*300MW機(jī)組進(jìn)行技術(shù)改造為抽汽供熱機(jī)組。改造后的機(jī)組運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)，機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行熱耗值遠(yuǎn)高于當(dāng)初設(shè)計(jì)的熱耗值，并存在煤耗高等眾多安全問題。為了保證機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)性，降低機(jī)組運(yùn)行成本，促進(jìn)發(fā)電廠技術(shù)裝備水平的提升，保證企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力進(jìn)行了通流優(yōu)化改造。

2 國(guó)產(chǎn)四缸四排300 MW汽輪機(jī)的相關(guān)設(shè)計(jì)改善原則

對(duì)國(guó)產(chǎn)四缸四排300MW汽輪機(jī)通流結(jié)構(gòu)優(yōu)化改造需要遵循以下幾個(gè)方面:(1)要達(dá)到汽輪機(jī)的抽汽供熱標(biāo)準(zhǔn)，保障發(fā)電機(jī)運(yùn)行的安全性及增容標(biāo)準(zhǔn)；(2)一方面要滿足汽輪機(jī)的運(yùn)行效率，另一方面要減少機(jī)組的熱耗率。在滿足汽輪機(jī)運(yùn)行安全性的前提下還應(yīng)該消除機(jī)組存在的不足提升機(jī)組的安全性，為保證機(jī)組具有良好的變負(fù)荷性能，可以采用復(fù)合變壓運(yùn)行方式。

對(duì)原有的汽輪機(jī)組進(jìn)行優(yōu)化改造時(shí)，必須要將機(jī)組現(xiàn)階段的工作條件、工作環(huán)境、與其關(guān)聯(lián)設(shè)備的運(yùn)行情況等因素進(jìn)行充分的了解，從而在后期的優(yōu)化改造方案設(shè)計(jì)中可以減少麻煩。在具體的改造任務(wù)中，要保證以下幾個(gè)方面不變化:機(jī)組基礎(chǔ)不變、低壓外缸不變、機(jī)組旋轉(zhuǎn)方向不變、與發(fā)電機(jī)的連接方式和位置不變、熱力系統(tǒng)不變、抽汽參數(shù)不變、管道接口不變等。進(jìn)行定性分析，提升優(yōu)化改造的實(shí)施可行性保障能力，突出改造水平。

在對(duì)汽輪機(jī)通流部分進(jìn)行優(yōu)化改造時(shí)可以有不同的改造技術(shù)，如高壓通流改造、中壓通流改造、低壓通流改造，是否更換內(nèi)缸、是否更換轉(zhuǎn)子、是否更換葉片等，可以將其分別組合為不同的改造方案。因?yàn)檫@個(gè)型號(hào)的汽輪機(jī)的內(nèi)部設(shè)計(jì)相對(duì)過(guò)時(shí)，假如只進(jìn)行了簡(jiǎn)單的通流部分優(yōu)化改造很難對(duì)機(jī)組的工作效率進(jìn)行較大的提升，機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行也難以得到滿足。所以，在本次改造工作中對(duì)機(jī)組的高、中、低壓缸都進(jìn)行了通流部分的優(yōu)化改造，也都更換了轉(zhuǎn)子和葉片，同時(shí)對(duì)各級(jí)的靜葉片和動(dòng)葉片都進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)和更換，另外也將中低壓內(nèi)缸中的支撐系統(tǒng)進(jìn)行了改造升級(jí)。具體改造過(guò)程如下:

對(duì)高壓缸的改造內(nèi)容:重新設(shè)計(jì)對(duì)存在的內(nèi)部各種影響因素進(jìn)行更換、特殊處理、封體處理，如進(jìn)行高壓轉(zhuǎn)子更換；對(duì)高壓隔板、高壓各級(jí)汽封實(shí)施汽封處理等。

對(duì)中壓缸的改造內(nèi)容:對(duì)中壓轉(zhuǎn)子更換，同步做好必要的汽封處理。

對(duì)低壓缸的改造內(nèi)容:在符合改造運(yùn)行要求下，對(duì)不良設(shè)備、元件更換，主要涉及低壓轉(zhuǎn)子更換。進(jìn)行特定元件汽封處理，如低壓各級(jí)隔板、低壓內(nèi)缸等。

通過(guò)優(yōu)化改造工作，汽輪機(jī)的預(yù)期運(yùn)行效率為:高壓缸的運(yùn)行效率達(dá)到86%，中壓缸的運(yùn)行效率達(dá)到93%，低壓缸的運(yùn)行效率達(dá)到88%；熱耗率驗(yàn)收工況下機(jī)組的熱耗率有所降低，額定出力和最大出力均得到提升。

3 300 MW汽輪機(jī)引進(jìn)型方案改造問題和解決措施優(yōu)化

現(xiàn)階段，汽輪機(jī)機(jī)組的高壓缸和中壓缸面臨下列問題:(1)高壓缸中的熱力參數(shù)存在不合理匹配的情況，對(duì)高壓缸的高效率運(yùn)行造成了一定的影響；(2)套接如果較多，很多的內(nèi)漏風(fēng)險(xiǎn)會(huì)加大，不利于控制汽體損失；(3)缸內(nèi)部壓損大、缸效低的情況可能是因?yàn)榉聪虿贾昧烁邏赫{(diào)節(jié)級(jí)；(4)高中壓進(jìn)排氣損失偏大，對(duì)缸效的影響較大；(5)焊接隔板容易出現(xiàn)變形的情況，對(duì)通流尺寸的控制不能夠非常精確；(6)高壓缸、中壓缸的分缸壓力存在有壓力偏高的情況，對(duì)汽缸的密封性產(chǎn)生一定程度的影響；(7)因?yàn)槠忾g隙控制不夠嚴(yán)密而造成了漏汽損失的情況。

低壓缸模塊面臨下列問題:(1)低壓內(nèi)缸存在變形、漏汽的情況，對(duì)缸效造成了一定程度的影響，另外還造成了5號(hào)、6號(hào)回?zé)岢槠麥囟绕撸?2)汽缸進(jìn)汽通道存在有較多的支撐件，對(duì)進(jìn)汽流動(dòng)的效率產(chǎn)生影響，出現(xiàn)擾流從而造成進(jìn)汽損失；(3)低壓缸進(jìn)汽、排汽結(jié)構(gòu)設(shè)置不合理，從而造成較大的壓力損失；(4)中低壓缸的連接處會(huì)對(duì)低壓缸的進(jìn)汽效率產(chǎn)生一定的程度的影響，從而造成進(jìn)汽效率偏低；(5)焊接隔板容易出現(xiàn)變形的情況，對(duì)通流尺寸的控制不能夠非常精確；(6)因?yàn)槠忾g隙控制不夠嚴(yán)密而造成了漏汽損失的情況。

3.1 通流結(jié)構(gòu)優(yōu)化原則 在對(duì)機(jī)組進(jìn)行通流改造，優(yōu)化機(jī)組配置的過(guò)程中，也要遵循相應(yīng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化原則:(1)保證改造前后機(jī)組的主蒸汽、再蒸汽的壓力、溫度以及加熱器接口的參數(shù)要和改造之前設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)參數(shù)保持一致；(2)保證機(jī)組的基礎(chǔ)設(shè)施不變化，軸承座、軸承跨距不變，汽缸和閥門的布置情況不改造；(3)確保對(duì)機(jī)組進(jìn)行改造后，機(jī)組的安全可靠性運(yùn)行得到保障，同時(shí)改善之前存在的薄弱點(diǎn)；(4)優(yōu)化改良機(jī)組運(yùn)行模式，根據(jù)實(shí)際情況來(lái)對(duì)機(jī)組進(jìn)行通流優(yōu)化改造；(5)對(duì)機(jī)組高中低壓通流部分進(jìn)行改造時(shí)，要保證改造后的經(jīng)濟(jì)適用性；(6)改造后的機(jī)組，要符合國(guó)際、國(guó)家以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；(7)在保證不影響機(jī)組正常運(yùn)行的情況下，盡可能的減少改造成本。

3.2 采取的技術(shù)和措施 對(duì)汽輪機(jī)的通流改造可采用的技術(shù)和措施如下:(1)為了提升缸效率，可以充分發(fā)揮多級(jí)反動(dòng)式技術(shù)優(yōu)勢(shì)；(2)對(duì)通流級(jí)數(shù)和各級(jí)焓降進(jìn)行合理的調(diào)整，從而提高級(jí)效率；(3)對(duì)節(jié)級(jí)焓降、壓力級(jí)根徑、葉片高度全面優(yōu)化調(diào)節(jié)；(4)實(shí)施內(nèi)缸結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)控制，做好套接實(shí)施控制，突出管理水平，重點(diǎn)做好易滲漏位置的控制，如環(huán)形位置、軸向定位面的汽體損失；(5)高壓調(diào)節(jié)級(jí)反流改為正流布置，減少壓力級(jí)前損失；(6)優(yōu)化結(jié)構(gòu)模式，主要是在蒸汽室型線、排汽端型線上創(chuàng)新，以提升能量傳遞效果。

3.3 高中壓部分改造設(shè)計(jì)方案 (1)對(duì)進(jìn)汽流道的設(shè)計(jì)要保證進(jìn)汽的圓滑和順暢，可以通過(guò)更換噴嘴，來(lái)減少因?yàn)槲闪鞫斐傻倪M(jìn)汽損失；(2)對(duì)高壓缸和中壓缸進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑黾油骷?jí)數(shù)來(lái)減少各級(jí)的焓降，從而保證級(jí)效率不會(huì)下降；(3)將高壓調(diào)節(jié)級(jí)反流改為正流布置；(4)高中壓選用新型的內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)，來(lái)減少部套接配處的環(huán)形漏汽損失，避免軸向定位面漏汽；(5)更換中壓隔板套；(6)降低高中壓分缸壓力；(7)對(duì)進(jìn)氣結(jié)構(gòu)模式管控，做好結(jié)構(gòu)改善，控制損失問題。

3.4 低壓部分改造設(shè)計(jì)方案 a)低壓通流優(yōu)化；b)更換低壓動(dòng)靜葉；c)更換低壓轉(zhuǎn)子主軸；d)優(yōu)化創(chuàng)新設(shè)置，打造全新蝸殼式內(nèi)缸，控制存在的氣體損失問題；e)第一級(jí)橫置靜葉布置；f)合理優(yōu)化低壓排汽導(dǎo)流環(huán)。

4 通流改造后的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)估

通流改造完成之后經(jīng)濟(jì)實(shí)用性得到極大的提升，具體的改造措施實(shí)施過(guò)程為:將汽輪機(jī)的高壓轉(zhuǎn)子和噴嘴，以及高壓、中壓、低壓各級(jí)動(dòng)葉、隔板套、隔板、靜葉等進(jìn)行改造，將機(jī)組的工作效率進(jìn)行提升，同時(shí)減少熱耗率。在對(duì)機(jī)組進(jìn)行通流改造完成后，高壓缸的、中壓缸、低壓缸的工作效率可以分別提升至86%，93%，88%，機(jī)組的熱耗率可以減少到8000kJ/(k W·h)左右。經(jīng)實(shí)測(cè)，通流改造前后的熱耗率可以減少約800kJ/(k W·h)，發(fā)電耗煤可以減少約30g/(k W·h)，若按照年發(fā)電量為1.5×109k W·h計(jì)算，每年可以減少使用的標(biāo)煤量約在4.48×104t。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在對(duì)國(guó)產(chǎn)四缸四排300 MW汽輪機(jī)進(jìn)行通流改造后，工作效率和熱耗值得到了明顯的改善。

國(guó)產(chǎn)四缸四排300 MW汽輪機(jī)存在有熱耗值高、發(fā)電煤耗高等經(jīng)濟(jì)安全隱患。在對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行了更換轉(zhuǎn)子等改造措施后，其高壓缸、中壓缸、低壓缸的效率得到了明顯的改善，分別能夠提升至86%、93%和88%。

300 MW汽輪機(jī)，很多問題的存在，導(dǎo)致進(jìn)、漏汽隱患，在通過(guò)對(duì)其進(jìn)行調(diào)整級(jí)數(shù)、更換內(nèi)缸等改造工作后，其機(jī)組的運(yùn)行情況得到了明顯的改善。

由此可知，經(jīng)過(guò)改造后，能控制風(fēng)險(xiǎn)，提升經(jīng)濟(jì)效益。