9FB型燃气轮机排气扩压段冷却优化改造研究论文_张德保

(大唐国际发电股份有限公司北京高井热电厂 北京 100041)

摘要:本文针对高井热电厂三台9371FB型燃气轮机投运初期,排气扩压段间出现超温、风机(88BD)电流过载、泄漏等问题,进行了充分分析和论证的基础上,提出来切实可行的技术方案,改造后上述问题得以有效解决,为其他电厂的现场应用提供参考。

关键词:燃气轮机;超温;风机;冷却

1 引言

近年来,发电用燃气轮机以其热效率高、运行灵活、污染物排放低等优势被电力行业广泛认可。目前,我国燃气轮机发展处于起步阶段,燃气轮机电厂的整套机组设备多采用捆绑式技术引进方式,高井热电厂燃气轮机作为亚洲首台9FB机组,投运以来电厂技术人员专注于消化、吸收、优化燃机运行性能,积累了较多宝贵经验[1]。

9FB联合循环机组透平高温排气(648℃)经排气扩压段进入入口烟道,进而去余热锅炉参与换热。尽管排气扩压段、入口烟道等高温通道外都包着保温,但是封闭的排气扩压段仍然需要进行通风冷却来维持内部温度。保护排气扩压段罩壳内部设备、避免设备及热工元器件因高温失效。

2 高井热电厂9FB燃机排气扩压段简介

9371FB型燃气轮机排气扩压段间是封闭的仓室,四壁和顶壁是用隔热材料板装配而成的。机组运行过程中,为了保证仓室温度不过高,采用风机(88BD)来进行通风冷却。高井热电厂排气扩压段通风装置设计布局是6个进风口分布在排气扩压段间左右两侧(各2个)及厂房外(2个),带有重力关闭阀门,靠风机风力拉开;厂房外罩壳顶部左右各布置1台相同规格型号的风机,一用一备,风机把气流经矩形管道引接到厂房顶部排出。

3 燃机投运初期排气扩压段存在的问题

燃机投运初期排气扩压段间出现了超温、风机(88BD)电流过载、泄漏等问题,严重影响了机组安全可靠运行。发生过排气扩压段间因温度过高,导致防喘放气阀执行器气缸O型密封圈老化失效,防喘阀动作异常,机组跳机的不安全事件。

表1 投运初期排气扩压段间关键部位温度值

测试条件(燃机负荷:250MW,环境温度:28℃)

4 排气扩压段改进方案

4.1 88BD风机测试情况及分析

为了解88BD风机运行情况,首先对其流量及出口风压的进行了测试,测试风机选择#1燃机88BD-2。测试情况如下:

第一次,测试条件为恢复到新安装状态(运行过程中我们将排气段罩壳通风百叶窗开到90°并固定),在风机出口压差开关处接U型管测压计(图1),开启88BD风机,在排气段罩壳0米6个通风口处测量风速,根据风速计算流量,测试结果流量为18828m³/h,风压为190mmH2O,通风百叶窗开启一条缝,约10°左右,进风很小。

图1 现场测量设备安装 图2风道内消音板

图3风道内消音板拆除 图4风道开口处封堵

第二次,在出口风道上部开孔,将风道内消音板拆除(图2、3),然后将风道开孔处封堵(图4),开启风机进行测试,此时开孔处有漏风现象,测试数据为流量30744m³/h,压力120mmH2O。将开孔处再次进行封堵严密,然后进行测试,结果为流量25395m³/h,压力170mmH2O,此时入口百叶窗开度明显变大,在35°~40°左右,进风量明显增大,罩壳内负压增加明显,罩壳入口大门靠吸力自动关闭。

根据两次测试数据对比、百叶窗开度变化情况以及罩壳门不能自动关闭变为能自动关闭,证明消音板对风机流量的影响很大,风机的出口风道也有一定的影响。

消音板拆除了中间两块,最外侧左右还各有一块未拆,消音板占整个风道通流面积的一半多,对出口流量影响很大,在拆除消音板前后两次测试时,风机的噪音基本没有变化,所以决定将中间两块消音板也拆掉,观察后续情况。

第三次,风道内消音板及导流板全部拆除,风道开孔处封堵严密,风机马达为原配马达,未更换。

测试结果:风道静压1050pa,(风机设计静压为1100Pa,管道设计压损为220Pa),风机流量35704m³/h,风机电流46A

与上一次测试情况比较:风机流量增加明显,由25395 m³/h增加到35704m³/h,风机出口压力由1700pa下降到1050pa,说明出口阻力下降。风机电流由51A下降到46A(额定41A)

现场情况:6个进风口进风量明显加大,百叶窗打开角度达到40°,罩壳内负压增大明显,罩壳门打开力度很大。

通过两次测试结果分析比较,拆除消音板及导流板后,风量增加很多,效果还是很明显的。更换新马达、叶轮后,风机流量基本没有变化,但解决了超电流的问题。

#1拆除消音板后排气扩压段间关键部位温度值

测试条件(燃机负荷:250MW,环境温度:28℃)

5 结论:

1、风机出口带有消音段,风机另配水平转垂直的直角转向段,当直接接垂直风道时使用,接水平风道时应拆除。高井项目把直角转向段安装在水平风道前了,在此处会产生较大的阻力。

2、去掉消音板,增加了过流面积,减小了阻力,明显增大了风机流量、且对噪音影响较小。

参考文献:

[1]王博 高井热电厂9FB燃机进气过滤系统优化设计[J].能源科技,2017(4):24-27

论文作者:张德保

论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期

论文发表时间:2017/12/21

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