汽轮发电机组技术改造的几种形式和措施

汽轮发电机组技术改造的几种形式汽轮发电机组技术改造的几种形式 和措施和措施 0 前言 多年来 我国电力企业和设备制造企业都在全力以赴进行 机组改造 这是因为 在我国发电系统中 一些中低参数 小 容量 蒸汽发电机组还在运行 这些机组 热效率很低 且大多 属超期服役 如果将其在短期内全部拆除 从经济上和电力需 求方面来看 是不现实 同时 一些早期安装 高参数机组 如 100 200mw 机组 由于受当时设计制造水平 限制 运行 时间较长 已接近或达到额定寿命 10 万运行小时 这些机组 存在着效率低 煤耗高 问题 因此 将中低参数机组改造为既发电又供热 热电联产 机 组 供生产和生活用汽需要 同时用现代科学技术改造和翻新 老机组 使老机组焕发青春 机组通过改造不仅可以大大降低 煤耗 提高机组 经济性 而且可以提高运行 可靠性和延长机 组 寿命 这一措施无疑有着深远 意义和较高 经济价值 1 机组改造 几种技术形式 汽轮机改造有多种技术形式 每种形式都有其特点 必须 具体问题具体分析 全面考虑 达到改造 目 1 1 通流部分现代化改造 随着现代科学技术 快速发展和设计方法 不断完善 汽轮 机设计水平较过去有了很大提高 全新高效新叶型 全三元气 动设计技术系统 通流部分通道优化设计 自带围带动叶片 高效新型整圈阻尼长叶片设计和调频技术 弯扭型和马刀型叶 片设计等新技术在各制造厂新产品开发中成功应用 这些技术 代表汽轮机领域内最新发展趋势 通过采用这些先进技术来改 造老机组将使机组 经济性 安全可靠性及运行灵活性达到国外 同类机组 先进水平 这也是国外电站行业发展 一个显著特点 因此近几年来 各制造厂都在努力开展机组改造工作 其中 200mw 机组改造已全面展开 并取得了很大成绩 为以后机组 通流改造积累了很多经验 1 2 抽汽改造 汽轮机抽汽改造是利用原回热抽汽口加大面积或利用汽缸 开孔增加抽汽 供生产和生活用汽需要 实现热电联产 联通 管开孔 如 100mw 机组 抽汽也是一种特殊形式 采用较多和较容易实现 是非调整抽汽改造 要求抽汽量不 大 且比较稳定 抽汽压力允许有一定 波动 抽汽量和抽汽参 数可以通过调整进汽量而小范围调整 这种改造简单易行 费 用也低 但供汽量小 热能利用率不够高 根据机组本身 具体 情况 也可改造成可调整抽汽 完全变成抽汽机组 实现热电 联产 以热定电 经济价值较高 综合效益及社会效益明显 联通管打孔抽汽也易改为可调整抽汽 机组加装调节阀 在热负荷较大及变化幅度较大 情况下可实现稳定 供汽参数 还有一种改造方式是将抽汽后隔板堵掉一定面积 流过 蒸 汽满足加热器和转子冷却要求 这种改造简单易行 供汽量更 大 但要求供汽量比较稳定 当然如果热负荷很稳定 量又很 大 也可改造为背压机组运行 这是另外一种形式 技术改造 总之 进行抽汽改造实现热电联产 既供热又发电 是节 约能源 有效途径 是目前采用较多 一种机组技术改造形式 1 3 改造为背压机组 改造机组以供汽为主 发电为辅 供汽负荷稳定且不要求 冷凝工况运行 无热负荷时机组停运 此时可将机组改造为背 压机组 这样可以保证机组改造获得最佳经济效益 背压可根 据热负荷来确定 根据热力核算确定排汽口位置 将以后 各级 拆除 调节系统仍可采用原系统适当进行调整 这种改造适用 于生产均衡 工业企业供热或集中供热系统 1 4 改造为低真空运行机组 凝汽机组改造为低真空循环水供热亦即将凝汽器循环水系 统略加修改 增设管路及热水泵等设备 并与外部热水网相连 接 在机组运行时 使循环水出口温度升高到 40 60 或更高 温度 以达到采暖供热 要求 改造后 机组发电能力虽有所降 低 但机组排汽 汽化潜热得到了充分利用 减少了冷源损失 提高了能源利用率 使高品位 热能用于生产高质量 电能 低 品位 热能用于采暖 实现了能源 梯级利用 而且可取代单独 供暖锅炉 改善城镇居民 生活环境 1 5 安装新 前置和后置机组 这种改造是将中低参数锅炉改为高参数新锅炉 在原机组 前加装一台高参数背压机组 使排汽参数满足原机组进汽参数 要求 从而提高了机组效率 如果能同时将中低参数机组改造 为抽汽机组 则综合效益会更高 这种形式 改造 机组在运行 时 要做好前后机组 运行匹配 有 电厂根据当时情况安装了高参数背压或抽汽机组 但后 来热负荷发生了变化 造成背压机组不能正常运行 抽汽机组 不能在最大工况下运行 甚至在冷凝工况下运行 造成设备闲 置和浪费 在这种情况下可以考虑加装后置机组 提高设备 利 用率和电厂综合经济效益 2 机组改造 一些技术措施 2 1 热负荷 确定 准确地确定热负荷是保证机组改造成功及提高经济性 关键 对于不可调抽汽改造 其抽汽量和抽汽参数只能通过调整进汽 量而小范围调整 因此确定抽汽量应根据当时 用汽情况 长时 间保持稳定 以保证机组能在经济性较佳 抽汽工况下运行 当 热负荷偏大和偏小时 再适当地采取其它措施或利用其它设备 保证改造机组 热能利用率和综合经济效益 2 2 低真空运行 一些技术措施 采用低真空供暖后 需要注意 问题 a 内效率降低 由于采用低真空运行 末几级在偏离设计 工况下运行 降低了内效率 同时末几级容量流量大幅度降低 造成脱流 回流 引起不稳定振动 使末几级尤其末级动应力 增大 增加了疲劳破坏 危险性 因此机组改造后 应进行末级 流场和强度计算校核 b 因提高背压和循环水温 凝汽器热膨胀增大 影响凝汽 器铜管在管板上紧固 严密性 或者铜管内结垢或聚积从 70 80 热网中分离出 一些氧化物 导致传热恶化 使排汽 温度和端差不断上升而无法运行 因此在运行时 需经常注意 观察和维护 2 3 排汽温度 变化和机组振动问题 机组改造为背压式或低真空运行 由于末端温度升高 低 压轴承温度也升高 但一般升高不多 可由轴承润滑油带走 回油温度略有升高 若要避免回油温度升高太多 则可适当扩 大进油口 增加进油量 同时 由于排汽温度升高 排汽缸支承座膨胀量增加 使 汽轮机后轴承抬高量增加 造成机组振动值增大 因此需进行 轴承抬高量详细核算和重新确定标高值 经计算及分析表明 若在转子找中时考虑轴承 标高变化 不会产生振动问题 对于拆除叶轮 改造 由于转子质量变轻 轴承比压及静挠 度发生变化 改造后需重新计算临界转速及轴承静抬高量 并 要重新进行转子动平衡试验 保证不出现振动问题 2 4 强度和刚度核算 机组改造后 对工作条件及结构发生变化 部件如汽缸 隔 板 叶片 转子 螺栓等需进行详细 强度和刚度核算 对改造 为背压机组还需进行密封性校核 必要时可更换螺栓材料 提 高螺栓 初应力 2 5 热力系统 为使机组改造后在满足热负荷 条件下提高效率和经济性 对原有加热器尽可能保留 但由于各抽汽口 参数可能会发生变 化 因此应进行适当 调整 必要时也可取消个别加热器 2 6 抽汽管 布置与焊接工艺 当机组改为抽汽时 抽汽口应尽量利用原抽汽口加大 如 要在汽缸上开孔 为了不使汽缸刚度降低太多 一般采用一个 或几个圆孔或扁圆孔 然后采用联箱汇聚在一起 抽汽管 材料 若用合金钢管 则焊条也需用合金钢焊条 焊接时需整体加热 以保证汽缸不引起较大 变形 若用奥氏体钢焊条 虽可以冷焊 但汽缸易产生裂纹 因此 在温度允许时最好采用碳钢管 用 结 507 焊条 塑性较好 焊后回火 可保证强度 在抽汽管道 设计时 应注意不应有过大 附加推力作用在汽缸上 可以在管 道上加装膨胀节 以免推力过大使汽缸跑偏 2 7 轴封系统 机组改造为背压或低真空供热机组 使轴封端压力升高 为了保证汽封不向外泄漏 可增加抽汽器 并将后汽封体加长 增加汽封圈数 对于背压机组可将汽封体移到拆除级 位置 2 8 抽汽机组 补给水 改造为抽汽机组后 补给水量增加 如果是补充热水可直 接补在除氧器内 如补给水温度较低 需加热后补在除氧器内 也可在凝汽器喉部采用喷雾冷凝排汽 满足补给水需要 但这 种补水方法对补给水量有一定 限制 2 9 调节和保护系统 机组改造时 调节系统需进行调整或改造 对于冷凝式机 组 其调节系统是按转速 电负荷关系来进行调节 改为供 热机组后 对于非调节抽汽 应按热负荷来调节进汽量 为了 节省投资 可采用电气调压系统由压力变送器产生电气信号 经同步器动作调速系统 调节进汽量 维持供汽压力 机组改 造为可调整抽汽机组 调节系统应进行较大改造 以便可根据 热电负荷来调节进汽量 或者调节电负荷满足热负荷需要 调 节系统需要增加调压器 油动机 滑阀及连接件和管路等 并 需要增加调节系统进油量 对抽汽改造 保护系统 在紧急工况甩负荷时应自动切除调 压系统 强迫关闭抽汽逆止阀和抽汽调节阀 回转隔板 并动作 同步器 关闭调节阀 当抽汽压力过高时 应有过压保护 3 结束语 3 1 用现代科学技术翻新和改造老机组 是投资少 见效快 提高经济效益 有效途径 3 2 城市电厂老机组改造为热电联产 集中供热 从技术上 是可行 经济效益是显著 3 3 在今后电网中 随着大功率高参数机组 增加 电网供 需矛盾逐步缓解 100mw 和 200mw 凝汽机组改造为以热定电 供热机组将是未来改造 一种趋势 3 4 每种改造形式都有其特点和难点 具