超临界600MW机组通流改造降低热耗的关键技术及应用_肖国振

第 32 卷第 6 期 电 站 系 统 工 程 Vol 32 No 6 2016 年 11 月 Power System Engineering 67 文章编号 1005 006X 2016 06 0067 04 超临界 600MW 机组通流改造降低热耗的关键技术及应用 Application and Key Technologies to Decrease Heat Rate of Supercritical 600MW Unit Flow Passage 肖国振 1 满长沛1 刘海涛1 崔亚辉2 谢金土1 官江波1 潘瑞奎1 1 国华太仓发电有限公司 2 神华国华 北京 电力研究院有限公司 摘 要 国内已开展通流改造的 600 MW 等级机组中 出现过热耗达不到设计值的情况 所以分别从设计和现场 施工的关键技术上 总结了某超临界 600 MW 机组通流改造后试验热耗小于保证值的宝贵经验 在设计上采用了 先进的通流整体优化设计技术 在现场施工上制定并执行严格的现场检修工艺和质量管控措施 从检修工艺上采 取优化汽封间隙 提高真空 消除内漏等关键措施 为超临界 600 MW 机组 非供热机组 改造后 100 THA 工况下的试验热耗达到当前全国同类型机组的最低值提供了重要技术手段 关键词 汽轮机 通流改造 试验热耗 检修工艺 检修质量管控措施 中图分类号 TK268 1 文献标识码 B 随着节能环保的压力日益增大 汽轮机通流改 造成为降低燃煤发电机组供电煤耗的最重要手段 据初步统计 因改造方案和技术的不同 600 MW 等级机组通流改造一般能降低供电煤耗 8 10 g kW h 文献 1 对超临界 600 MW 机组采取低压斜 撑内缸 高中压整体内缸 排汽导流锥现场修整等 的改造方案进行了介绍 文献 2 介绍了超临界 600 MW 机组通流改造的具体内容 改造原则和技术特 点 通流改造的效果主要取决于制造厂的设计 制 造 现场的安装等 影响因素太多 任何一个环节 出现问题都可能导致改造后试验热耗达不到设计 值 比如某一电厂超临界 600 MW 机组改造后的试 验热耗高于设计值 目前介绍制造厂提供的设计方 案的文献 3 7 较多 如何确保通流改造后热耗达到设 计值的现场施工关键技术及工程应用的文献相对较 少 8 本文则全面介绍了超临界 600 MW 机组通流 改造后热耗优于设计值所采用的新技术 现场检修 工艺和质量管控措施 及其实施的效果 为其它同 类型机组的通流改造共享经验 1 通流改造新技术 某电厂的汽轮机为超临界 一次中间再热 三 缸四排汽 高中压合缸 双背压 凝汽式汽轮发 电机组 型号为N630 24 2 566 566 于2006年1月投 产发电 受制于当时的汽轮机设计技术 制造加工 能力等因素 该机组的汽缸效率较低 热耗偏高 为进一步降低供电煤耗 须开展汽轮机通流改造 提高机组的经济性与安全性 收稿日期 2016 03 29 肖国振 1975 男 工程硕士 高级工程师 江苏太仓 215400 预期目标是 改造后热耗值比改造前降低322 25 kJ kW h 1 1 高中压缸改造技术 高中压缸改造过程中 高压调节级通流能力按 锅炉最大连续蒸发量 安全阀排放量 及机组铭牌 出力等因素综合考虑确定 调节级动静叶进行叶型 优化 高压通流级数从原来的I 11级增加至I 13级 中压通流级数从原来的8级增加至9级 图 1 T 型叶根减小轴向漏汽 图 2 隔板和叶顶围带都采用镶片汽封 高中压通流采用先进的通流整体优化设计技术 优化 1 叶片为整体围带弯扭叶片 通流效率高 改造后高中压缸缸效设计值可分别达到87 6 和 93 0 具体如下 小直径 多级数 全部采 用 T 型叶根 1 漏汽损失小 见图1 变反动 度 1 30 50 通流部分隔板和围带汽封采用 镶片式汽封替换弹簧退让式汽封 1 齿数更多 密 68 电 站 系 统 工 程 2016 年第 32 卷 封更好 减少了漏汽损失 见图2 高中压整体 内缸 1 蒸汽室型线优化 1 滑入式喷嘴结构 1 见 图3 图 3 蒸汽室型线优化 滑入式喷嘴结构 1 2 低压缸改造技术 低压前五级动静叶片采用通流整体优化设计技 术 1 进行叶型优化 低压末级叶根据电厂机组年运 行负荷率的分布状况及背压条件采用成熟可靠的 1050 mm长叶片系列 改造后低压缸缸效设计值可 达到88 8 通流级数从改造前的2 2 7级增加到2 2 8 级 通流部分隔板和围带汽封采用镶片式汽封 1 替 换弹簧退让式汽封 如图4所示 低压内缸采用新型 斜撑结构 1 以解决抽汽超温问题 图 4 新型斜撑结构低压内缸 图 5 高中压整体内缸 2 改造后热耗到达设计值的管控措施 2 1 汽轮机热耗率的影响因数 在不改变原有热力系统的前提下 影响汽轮机 组热效率的因素主要有循环热效率和通流效率 通 流效率与汽轮机设计 制造 安装水平有关 循环 热效率与蒸汽循环初终参数和热力循环方式有关 1 蒸汽初参数和终参数 当主再蒸汽压力 温度低于设计值运行时 汽 轮机热耗率会上升 不少机组存在此问题 低压缸 的排汽压力就是蒸汽的终参数 一般情况下 低压 缸排汽压力越低 要同时考虑最佳真空 则热耗 率越低 2 凝汽器真空 凝汽器真空越接近最佳真空 热耗率越低 如 需要提高凝汽器真空度 在真空严密性合格且循环 冷却水温度 负荷等不变的条件下 主要靠增加循 环冷却水流量和增大凝汽器面积 另外 真空严密 性对热耗也有一定影响 3 给水回热循环的热效率 如果给水回热循环的热效率降低 会导致给水 温度达不到设计值 从而导致汽轮机热耗率上升 4 热力系统严密性 如果热力系统 疏放水系统 旁路系统 严密 性差 存在内 外漏现象 汽轮机组热耗率上升 5 汽封型式和汽封间隙 汽封型式和汽封间隙对热耗有一定的影响 如 果汽封型式不合适 汽封间隙较大的话 漏汽量相 对较大 会影响热耗率 比如隔板漏汽损失公式如 式 1 所示 9 pt n ppp z h AG 1 2 1 式中 Gp 隔板的漏汽损失 9 Ap 汽封面 积 n h 滞止理想比焓降 p 汽封流量系 数 t 1 汽封出口的理想比体积 zp 高低齿 汽封的齿数 由公式 1 可知 当汽封齿的齿数增 加时 能减小漏汽量 9 同时 汽封的型式不同 汽封面积 汽封出口的理想比体积和汽封流量系数 也不同 导致漏汽量不同 9 2 2 改造后汽轮机热耗达到设计值的管控措施 1 对低压内缸中分面加装密封条 见图6 提高密封效果 减小内缸的泄漏 2 如图7所示 改造高中压缸进汽插管密封 抽汽插管密封 采用堆叠式弹性密封结构 1 提高 密封性能 3 进一步减少高压配汽机构的节流损失 由 制造厂提供高压调节阀重叠度优化方案 调试单位 配合实施 4 加强设备缺陷管理 消除汽轮机高 中压 导汽管疏水门 低压旁路阀等阀门的内漏 5 进一步提高凝汽器真空 通过对循环水泵 进行技术改造 优化叶轮结构 提高循环水流量 在凝汽器面积 环境温度 循环水进水温度不变的 第 6 期 肖国振等 超临界 600 MW 机组通流改造降低热耗的关键技术及应用 69 前提条件提高凝汽器真空 凝汽器平均背压由4 9 kPa下降至4 6kPa 图6 低压内缸中分面安装密封条的位置 图7 堆叠式弹性结构的进 抽汽插管密封 6 改造中对凝汽器钛管进行高压水冲洗 提 高凝汽器换热效率 降低换热端差 进一步提高机 组真空 7 利用氦质谱真空检漏仪查找真空系统各 漏点 在检修中消除各泄漏点 保证真空系统严密 性达到优秀值水平 0 13 kPa min 8 在改造中优化汽封间隙调整值 在不影响 汽轮机安全运行的前提条件下 缩小汽封间隙 汽 封间隙按照厂家图纸设计值负偏差进行调整 严格 控制检修工艺 确保汽封间隙整圈均匀 具体检修 措施如下 应充分考虑汽轮机转子存在自重垂弧 低压 缸在运行中受真空影响而发生变形以及转子泊桑效 应等因素 采取分段合理确定汽轮机各部位的汽轴 封间隙调整标准原则 从而达到最佳组合 既保证 汽轮机运行安全 又保证缸效 具体调整原则如下 a 高中压缸过桥布莱登汽封间隙按照标准值 中线偏下来调整 隔板汽封按照标准值中线偏上来 调整 围带汽封按照标准值中线偏上来调整 轴端 外汽封按照标准值中线偏下来调整 轴端内汽封按 照标准值中线偏上来调整 b 低压缸隔板汽封上部按照标准值中线偏上 来调整 下部按照标准值中线偏下来调整 围带汽 封上部按照标准值中线偏上来调整 下部按照标准 值中线偏下来调整 轴端外汽封按照标准值中线偏 下来调整 轴端内汽封按照标准值中线偏上来调整 汽 轴封间隙最终验收采用在全实缸状态下 的滚胶布法 a 选用黏性较好的医用胶布 一般一层的厚度 约在0 25 mm b 粘贴前清理干净汽 轴封 隔板槽 轴封壳 槽 隔板等部件上的灰尘 油污 水渍等 c 汽封块必须楔死 防止退让 以免影响测量 的准确性 d 禁止使用捻打汽封块背弧凸肩侧面的方法 进行汽封径向间隙调整 e 先在每块汽封 轴封 块应在两端各贴一道 胶布 离汽轴封块端部约20 mm 所贴层数根据间 隙标准确定 这一道暂称为正常层 再在所贴胶 布边再贴一道胶布 层数比正常层加 减 1到2层 一般在第一次滚胶布时可选择加2层 f 胶布必须粘贴牢固 无拱起 虚浮 脱空等 现象 胶布粘得要均匀 g 汽 轴封对应转子位置所抹红丹粉厚度不得 超过0 02 mm h 在最终径向间隙验收前 各级汽 轴封圈膨 胀间隙必须按照标准调整合格 以保证每一圈的所 有汽轴封块装复并验收径向间隙 e 盘动转子时应缓慢 尽量使接触均匀真实 盘一周即可 多盘会造成接触假象使得间隙判断错 误 活汽封块脊部用木条固定 同时保证每块灵活 图8 全实缸状态下滚胶布的接触情况 2 3 改造后汽轮机热耗达到设计值的运行保证措施 1 优化机组运行方式 按规定进行机组顺序 阀切换试验 2 机组冷端运行方式优化 提高机组真空 降低循环水泵电耗率 进行机组严密性试验 消除 影响凝汽器真空的漏点 3 调整加热器水位至设计值 检查疏水系统 阀门内漏情况 减少工质和热量损失 3 改造后热力性能试验结果 如表1所示 根据本机组改造后 下转第72页 72电站系统工程2016 年第 32 卷 响到投资环境 影响电力项目投资的收益 因此 投资者可采取一些措施 严格遵循合法的开发流程 按照相关政策 指引逐步推进项目 避免引发法律 流程的问题 配套海外投资债权保险产品 为政府 违约风险等提供保障 合理运作股权安排 项目公 司股权可有多个国家的投资者或者世界银行等国际 多边机构共同持有 已对所在国形成强大的影响力 2 延迟支付风险 某些国家存在官僚作风以及效率低下的现象 导致对发电企业电费支付延迟 发电企业因缺乏流 动资金 被迫依赖银行贷款勉强维持运营 对此 投资者可采取以下措施 积极争取国际知名银行出 具的循环备用信用证 通过购电协议条款安排 延 迟支付会构成对其他国际性贷款合同的违约 严重 影响东道国政府在国际金融市场上的融资信誉 3 外汇兑现风险 一是积极争取东道国央行出具购汇额度许可 项目有权直接到央行按照正常汇率兑现美元 二是 采取信贷互换等手段规避汇兑损失风险 三是确定 合理的资本结构和筹资方式 从资金的筹措 发放 收回全程来防范汇兑风险 4 安全保障风险 为应对区域的安全问题 需要采取以下措施 一是聘请专业安保顾问对项目面临的安全形势进行 全面评估 制定最高标准的安全保障方案 二是积 极争取与东道国共同制定安保方案 落实预算与相 关责任 参考文献 1 崔丽媛 亚投行助力 一带一路 基础建设 J 交通建设与管理 2015 29 31 2 孙兴杰 亚投行的前景与挑战 J 经济专家 2015 102 16 18 3 杜群阳 黄卫勇 方建春 等 网上丝绸之路 对 一带一路 战略 的意义 J 浙江经济 2014 24 34 35 4 王思童 一带一路 为电工行业带来新机遇 J 市场透视 2014 12 34 36 5 何时有 肖欣 中把经济走廊 能源电力项目的投资风险 J 经贸 实物 2015 2 82 85 6 李罗莎 中国参与全球区域经济一体化战略与对策研究 J 全球 化 2015 1 84 96 7 周武 融入 一带一路 战略构建天基丝路 J 太空探索 2014 12 32 33 8 荣冬梅 顾海旭 李娜 一带一路 地区矿产资源竞争形势浅析 J 当代经济 2015 6 42 44 9 芮雪 群策群力共谋 一带一路 建设大计 J 中国港口 2014 9 1 3 10 贾常艳 一带一路 通五湖四海 开筑梦空间 J 风云策划 2015 1 23 24 11 陈安娜 中国高铁对实现国家 一带一路 战略构想的作用 J 商 业经济研究 2015 9 4 6 12 金星宇 高铁将成 一带一路 战略助推器 J 地球 2015 2 50 51 13 何谨 帯一路 成我国中长期重要战略 J 科技智囊 2015 2 30 35 编辑 迎利 上接第69页 100 THA工况下的热力性能试验结 果可知 100 THA工况下试验热耗为7549 kJ kW h 比热耗设计值7556 kJ kW h低了7 kJ kW h 比改造 前 的 试 验 热 耗 7878 25 kJ kW h 降 低 了 329 25 kJ kW h 该机组改造后 热力性能试验100 THA工况下热 耗7549 kJ kW h是目前全国已完成通流改造的同类型 超临界600MW等级机组 非供热机组 中最低的 表1某型超临界600MW机组改造后的试验热耗 工况 改造前试验热 耗 kJ kW h 1 改造后试验热 耗 kJ kW h 1 热耗降低 kJ kW h 1 热耗设计值 kJ kW h 1 100 THA7878 257549329 257556 4结论 为节约能源 我国电力行业正在大规模开展 600 MW 等级机组的通流改造工作 通流改造过程 中 为了保证热耗能降低到设计值以内 除了需要 采用先进的整体通流设计技术之外 还需要严格控 制现场的检修工艺 制定并执行严格的现场检修管 控措施 高标准 高质量 高要求施工 现场检修 过程中 重点要消除阀门的内漏和汽缸的泄露 进 一步提高凝汽器真空 优化循环水泵的叶轮结构 对凝汽器钛管进行高压水冲洗 查找真空系统的漏 点 优化汽封间隙调整值等 在不影响汽轮机安 全运行的前提下 汽封间隙按制造厂图