(大唐甘肃发电有限公司西固热电厂 甘肃兰州 730060)
摘要:大唐西固电厂2号汽轮机为东方汽轮机有限公司设计制造的国内首台亚临界、中间再热、三缸双排汽、二级可调整式抽汽凝汽式汽轮机,由于原设计和制造技术落后的原因,以及机组本身存在的缺陷,投产后机组性能差,效率低,热耗高,其经济性水平并未达到设计值。为了提高机组热效率,同时消除机组自身存在的难于修复的缺陷,遂决定对其进行通流改造。改造后机组热耗能大幅度下降,经济效益和社会效益显著,达到了机组节能降耗的目的。
关键词:330MW汽轮机;通流部分;热耗;效率;节能改造
1.改造前2号机组的运行状况及存在的主要问题
1.1 机组的经济性能差
2号机组投产于2009年,这种机型采用的技术开发于上世纪90年代末,虽然应用了当时的先进技术,但受当时的总体技术水平限制存在不足,技术水平相对于目前先进技术有一定差距,尤其体现在高、中压部分。原设计方案的高、中压通流联算分析可知,原设计高压根径φ915.5mm和级数9级,各级焓降偏大,原设计根部反动度偏小,还有各级导叶片出气角偏小,使其安装角偏离最佳范围;高压通流能力偏大,调节级焓降过大,而调节级效率低,导致高压缸效率低于设计值。中压根径φ1178mm级数9级,对应的根部速比明显严重偏小,导致各级焓降偏大,原设计根部反动度偏小,静动叶片型线气动性能不佳,其通流效率必然不能达到高水平。诸多方面的原因导致机组通流效率低、热耗高,主要指标与当今先进水平相比都有较大差距。汽轮机原设计背压4.9kPa,设计THA工况热耗率7958kJ/kWh,设计高压缸效率85.58%、中压缸效率91.4%、低压缸效率90.2%。2015年2月份在通流改造项目实施前委托中国大唐集团科学研究院有限公司西北分公司进行了2号机组热力性能试验,试验结果表明:300MW工况下机组试验热耗率为8368.51kJ/kWh,修正后热耗为8356.78 kJ/kWh,高压缸效率82.357%,低于设计值3.223个百分点;中压缸效率89.266%,低于设计值2.134个百分点,250MW工况下机组试验热耗率为8498kJ/kWh,修正后热耗为8340kJ/kWh,高压缸效率79.28%,中压缸效率89.03%。
1.2 机组的安全可靠性差
2号机组的安全可靠性差主要表现在以下几个方面:一是由于高压调速汽阀十字套与阀杆连接结构的不合理,在机组运行中多次发生阀杆断裂,造成机组非停。二是由于2号机组有二级可调整抽汽,当时的330MW汽轮机旋转隔板部位是设计的薄弱环节,运行中旋转隔板与油动机连接杆和旋转隔板动、静环部位经常发生卡涩,以及汽缸连接窗口部位漏汽。三是高、中压缸端部汽封体漏汽严重,造成轴承润滑油水份含量超标。四是高、中、低压内、外缸结合面变形严重。
2.通流改造总体方案
2.1 改造目标
通流改造后THA工况下机组热耗保证值不高于7920kJ/kWh。综合热耗不高于0.15×100%THA+0.8×75%THA+0.05×50%THA=7972.9 kJ/kWh。高压缸的效率不低于87.1%,中压缸效率不低于91%,低压缸效率不低于87.8%,为了提高运行安全可靠性汽轮机额定转速任意工况运行时,轴承瓦振双振幅不大于0.025mm、轴振双振幅不大于0.076 mm;各转子及轴承通过临界转速时瓦振双振幅不大于0.05 mm、轴振双振幅不大于0.125mm。进油温度在40~45℃的情况下,支持轴承的金属温度小于80℃,推力瓦块的最高温度小于75℃。推力轴承各瓦块受力均匀,同一受力面各瓦块温差不超过5℃,各轴承回油温度不超过60℃。通过优化调速汽门配汽方式,保证机组负荷长期在75±5%左右达到最佳经济运。
2.2 改造方案及采用的技术措施
(1)高压模块
高压部分增加级数,提高根部反动度,优化速比,优化各级焓降。通流优化后,调节级后压力升高,有利于提高调节级的效率和高压缸的效率,同时减小阀门节流损失和非均匀流动损失。通过详细的全三维数值试验结果表明,此改进方案达到了改进的目标,各级根部反动度均大大提高,根部速比提高达到最佳速比,焓降分配,出气角也都非常理想
3.经济效益分析
节煤收益:机组年利用小时数按4927,负荷率70%,标煤单价按税后每吨562.8元,上网电价326.9元/MWh。通过计算每年可节约标煤18503吨,内部收益率达到13.26%,按投资回收期6年计算,累计净利润6030万元。同时改造后每年减少二氧化碳排放约4.63万吨,减少二氧化硫排放约157吨,减少氮氧化物排放约137吨。
4.结论
大唐西固电厂2号机通过2015年12月8号机组热力焓降试验表明机组通过通流改造各缸效率都有提高,供电热耗降低,机组安全运行可靠性增大。具有显著的经济效率和环保效率,改造完成后,机组单位发电量的污染物排放明显降低。
参考文献:
[1]张永海,余小兵,宁哲等。国产300MW机组通流改造可行性研究。西安热工研究院。
[2]刘世恒,国产300MW汽轮机通流部分改造。南京:江苏机电工程 2008
[3]国家环保部,GB13223-2011 火电厂大气污染物排放标准。北京:中国环境科学出版社。
论文作者:徐勇智
论文发表刊物:《电力设备》2017年第5期
论文发表时间:2017/5/26
标签:机组论文; 通流论文; 效率论文; 汽轮机论文; 高压论文; 根部论文; 工况论文; 《电力设备》2017年第5期论文;