漳泽高中压通流改造可行性研究报告.doc

苏制215MW机组高、中压缸通流改造项目可行性研究报告山西漳泽电力股份有限公司漳泽发电分公司 2007.8.25一、改造背景1、概述山西漳泽电力股份有限公司漳泽发电分公司共有4台前苏联列宁格勒金属工厂生产的K215-130-1型汽轮机组，分别在1989-1991年投入运行。该汽轮机为单轴、三缸、冲动、两排汽、具有一次中间再热的凝汽式机组。2001-2003年，采用德国西门子技术和设备对4台机组低压部分进行了通流改造，改造前后低压转子级数均为24级。改造后整机共有31级叶轮，其中，高压1+11级、中压11级、 低压24级，低压转子末级叶片长度921mm。汽轮机高、低压转子为铬钼钢整锻结构，中压转子前7级为铬钼钢整锻结构、后4级为套装结构。高中压转子、低电转子为刚性连接，中低压转子为半挠性连接，高中压转子为两转子三支撑结构。漳泽发电分公司原苏制215MW机组目前存在高、中压缸效率低问题，为了提高机组运营效益及满足山西省长治市2007-2020年供热规划，计划在进行机组高、中压通流改造的同时进行供热技术改造，机组供热改造后，可替代大批效率低、污染大的供热小锅炉，具有较大的节能环保和社会效益。2、目前汽轮机主要技术性能参数名称单位前苏联设计参数低压缸改造后设计参数型 号K2151301额定功率MW215219.9最大功率MW226.4额定主汽压力MPa12.7512.75额定主汽温度540540再热蒸汽压力MPa2.442.44再热蒸汽温度540540额定主汽流量t/h646646额定排汽压力kPa5.35.0给水温度249248.8循环水温度2020高压缸效率%81.5081.50中压缸效率%91.1691.16低压缸效率%80.4087.30机组热耗率kJ/kWh8310.88122.0低压缸通流改造后机组热耗率（kJ/kWh）82423、汽轮机低压缸通流改造主要内容及效果2001-2003年，采用德国西门子公司设备和技术对K-215-130-1型4台苏制机组低压部分进行了通流改造。1）改造内容：更换低压转子,采用无中心孔整锻转子,反动式，通流部分保持24级，取消包曼级；更换所有隔板；对原轴封体局部加工，更换轴封环26道；更换轴瓦，用现有瓦胎重浇白合金；更换新型排汽导流环,并加装了能自动控制的排汽喷水减温系统；低压前后轴瓦增加顶轴油系统；汽缸部分：汽缸外壳不动，对原排汽缸导流板进行改造，加装支撑管，对汽缸进行了加固，以保证排汽缸具有足够的刚性。 2）改造效果：在#5机组做改造前性能试验，在#3机组做改造后性能试验，试验表明：在额定工况（3VWO）下的低压缸效率为87.54%，达到改造合同保证值87.3%，较改造前效率提高了11.86%；低压缸的出力为55.70MW，达到改造合同保证值55.6MW；经过修正后的热耗率为8242KJ/KWh, 较大修前（以#5机组数据计算）降低255.9 KJ/KWh；在最大出力工况下的低压缸效率为87.78%，较改造合同保证值86.9%高0.88%；低压缸的出力为57.77MW，达到改造合同保证值57.7MW；经修正后在额定主蒸汽流量646 t/h方式下的电功率为215.847 MW；经修正后最大主蒸汽流量670 t/h下的电功率为222.762MW。在额定工况（3VWO）下，高压缸效率为78.03%、中压缸效率为89.91%、低压缸效率为87.54%。 在最大出力工况（MCR）时，高压缸效率为77.68%、中压缸效率为89.86%、低压缸效率为87.78%。 4、高中压缸改造的必要性经低压通流部分改造以后，机组热耗及低压缸效率均达到了一个较高的水平，但高、中压缸效率偏低，均未达到设计值。原苏制机组三缸设计值分别为：HP=81.50%、MP=91.16%、LP=80.40%。通过低压通流改造低压缸效率已远高于设计值，但修后高压缸效率仍较原苏联设计值低3.47%，中压缸效率比原苏联设计值低1.25%。 根据机组高、中、低压缸在整机功率中所占比重分别为28.062%、47.061%、24.877%，各缸效率每变化1个百分点对机组热耗率分别影响16.9 kJ/kw.h、42.2 kJ/kw.h、23.2 kJ/kw.h。目前国内制造厂对200 MW级超高压机组的改造经验，机组改造后高压缸效率可达到85.5%以上、中压缸效率可达到93%以上、低压缸效率可达到88%以上。如上所述，对机组高中压部分进行通流改造在经济性方面的潜力很大。即，高压缸效率约可提高7.47%，热耗降低约126.2 kJ/kw.h，中压缸效率约可提高3.09%，热耗降低约130.3 kJ/kw.h，即：高中压缸改造后热耗可降低256.5 kJ/kw.h，可降低煤耗约8.76g/kw.h，可多带负荷7-8MW。预计高中缸改造后，在低压缸效率达到87.5%条件下，在凝汽器进水水温200C时，机组热耗可以达到7980KJ/KW.h。 在#6机组2003年A级检修中不仅进行了低压缸通流部分改造，而且对高压速度级叶片破损进行更换，对高中压通流部分叶顶阻汽片破损、间隙超标严重进行更换，尽管更换后间隙仍然较标准偏略有偏大（如更换前叶顶间隙为4mm左右,更换后达到2-2.5mm，标准为1.5-1.9mm）,开机后该机效率在同类型机组中效率最高，在流量、压力、真空等参数相同情况下，较其它3台机多发约3MW电量，改造潜能非常巨大。从机组寿命及可靠性方面，因机组服役16-18年，各部件均已严重老化，动静间隙超标严重，叶片型线落后，且由于当时材料及制造工艺水平的限制，机组各部件的工艺质量均比不上用新技术、新工艺制造的汽轮机，所以为了提高机组运行的可靠性、延长使用寿命、进一步降低运行消耗指标，为机组各项指标达到设计值，利用现代技术对高、中压缸通流部分改造是安全可行的为了提高机组运营效益及满足山西省长治市2007-2020年供热规划，计划在进行机组高、中压通流改造的同时进行供热技术改造，机组供热改造后，可替代大批效率低、污染大的供热小锅炉，具有较大的节能环保和社会效益。经可研选取在机组中、低压联通管上加装碟阀实现调整抽汽供热的方案，改造为热、电联供机组。并通过招标选择有能力承担此项工作，并有较好改造业绩的单位负责完成。二、改造可行性方案及特点1、改造的可行性近年来，随着计算机技术的发展，叶轮机械气动热力学和汽轮机通流部分设计概念与手段得到迅速发展与更新。目前，以四维/全三维气动热力计算为核心的汽轮机通流部分设计方法已经成熟，以弯扭联合成型为代表的第三代通流设计已进入工业化实用阶段，而制造技术的发展又减小了设计与制造间的误差，使新的汽轮机效率得以很大提高。上世纪90年代开始，国内的汽轮机制造厂等先后对多台国产100MW、200MW机组进行了更换高效动静叶改造，均取得了良好效果。所以用现代技术对苏制215MW机组进行现代化改造在技术工艺上是成熟的。2、改造的技术原则：(1)采用目前世界上最先进的汽轮机通流改造技术（三元流技术、引进的高效叶型、先进结构和工艺），进一步提高机组效率，降低热耗；(2)保留机组高、中压汽缸；(3)对高、中压转子、叶片、隔板进行更换；(4)机组的热力系统（包括回热系统、汽封系统）不变；(5)机组的前轴承座、中轴承座、后轴承座的安装位置不变，汽缸的支承方式不变；(6)高压转子与主油泵的联接方式和位置不变；中压转子与西门子低压转子的联接方式和位置不变；(7)机组的高中压主汽门及调速汽门不变；(8)机组新汽参数、排汽参数、低压缸进汽参数不变；(9)机组在各工况下，各抽汽口的参数基本不变；(10) 在进行机组高、中压通流改造的同时进行供热技术改造，初步计划选取在机组中、低压联通管上加装碟阀实现调整抽汽供热的方案；(11)适应低负荷调峰运行，使机组能够在70%100%负荷下长期运行。3、改造方案选择：从机组安全性、经济性及改造费用方面考虑，有如下3套改造方案：1）高中压通流部分全改（更换高中压转子及隔板 ），机组改造后在纯凝工况下高压缸效率应不低于85.5%,中压缸效率不低于93%。考虑热网对机组供热要求，机组供热参数按额定抽汽压力0.25MPa，额定抽汽流量250T/H设计。综合考虑发电机、锅炉出力，以确定改造后机组额定出力。2）高压通流部分全改（更换高压转子及隔板），中压通流后4级套装部分改造但不换转子，前13-23级叶顶汽封修理指导。3）高压通流部分全改（更换高压转子及隔板）；对中压转子返厂做高速动平衡，将所有中压隔板抽出，对所有叶顶汽封进行修复至标准。从机组安全、经济性来说，第1）套方案最佳，可以使汽轮机除汽缸外全部成为1台新机，对高压、中压缸缸效率可以大幅提高，高中压缸改造后热耗可降低256.5 kJ/kw.h，可降低煤耗约8.76g/kw.h，可多带负荷7-8MW，但投入费用较高，同时由于涉及对外供热，厂内供热管路、设备的购买、安装费用也是相当高。第2）套方案目前看费用也是很高的，但由于涉及机组改供热若中压转子不更换，中压转子及叶片的安全性、轴系稳定性难以保证，难以投入大却收不到效益。第3）套方案：仅能将高压缸部分成为全新，由于涉及机组改供热若中压转子不更换，中压转子及叶片的安全性、轴系稳定性难以保证。综合考虑上述3套方案，考虑机组改造后的经济性和可靠性，以及延长机组在役时间等因素，建议采用第1）套方案，该方案可较大幅度降低热耗，大机组改供热符合国家节能降耗政策，并通过供热延长机组的使用寿命。目前国内制造厂均没有对该类型机组高中压通流部分改造及改供热方面的业绩，改造所需的技术准备工作量较大。若计划进行改造，需在2007年9-10月#4机组A级检修前确定设备改造厂，并在2007年下半年9-11月#4机组A级检修期间安排高中压通流部套进行测绘，做好改造测绘的记录和改造的前期准备。三、实施进度计划1、2007年9月完成改造方案的准备及所用设备招标定货工作，交货期按10-12个月考虑。2、2007年9月-10月，#4机组A级检修期间，由中标汽轮机厂对机组高中压通流部分进行测绘，确定改造详细图纸及部件加工工作。3、在2008年8月前后，#3机组A级期间进行第一台机改造工作。四、单台机组改造项目投资概算: 高缸效率中缸效率热耗率kJ/kw.h内容预计费用（万元）第1套方案85.5937980-8000高压部分：950中压部分1000联通管改造（含碟阀）160零星及运输150设备费2260其它费420总计2680前期设计费120工程费150辅材费150第2套方案85.5高压部分：850中压部分600零星及运输90设备费1540其它费350总计1890前期设计费100工程费150辅材费100第3套方案85.5高压部分：850中压部分60零星及运输80设备费990其它费260总计1250前期设计费80工程费100辅材费80五、改造后预期效果改造后机组热耗可降低到7980-8000KJ/KW.h，改后比改前热耗降低256KJ/KW.h左右；高压缸效率约可达到85.5%，改后比改前高压缸效率提高7.47%，中压缸效率约可提高3.09%，改造后可使机组煤耗下降8.76g/kwh以上，可多带负荷7-8MW，同时大机组改供热符合国家节能降耗政策，并改善本地区环境，因此实施本项目是非常必要的。按机组额定负荷215MW、年利用小时6000小时计算。从降低热耗、节约标煤计算：按单台机组年发电量为12.9亿千瓦时，降低煤耗按8.76g/kwh计算，机组年节约标准煤约11300吨。按节约标煤目前单价370元/吨计算，年经济效益为11300吨370元