1.5 MW 汽輪機(jī)通流部分技術(shù)改造

李巖松 楊東

（國華能源發(fā)展（天津）有限公司 天津 300457）

國華能源發(fā)展（天津）有限公司是濱海能源股份有限公司的全資子公司,是開發(fā)區(qū)主力熱源廠之一，成立于1993年,公司發(fā)電設(shè)備裝機(jī)如表1。

表1 發(fā)電設(shè)備裝機(jī)情況

國華公司以“創(chuàng)新優(yōu)化處理，精致安排”為企業(yè)管理理念，以“安全、穩(wěn)定、環(huán)保、節(jié)能”的生產(chǎn)管理重心。以熱點(diǎn)聯(lián)產(chǎn)生產(chǎn)模式，為區(qū)域用戶提供優(yōu)質(zhì)、高效、穩(wěn)定的熱、電產(chǎn)品和服務(wù)。積極主動的適合濱海新區(qū)跨越式發(fā)展步伐。

國華公司進(jìn)行技術(shù)改造的#3汽輪機(jī)是由杭州汽輪機(jī)廠生產(chǎn)，型號為B1-3.5/1.3雙列復(fù)速級帶齒輪箱背壓式汽輪機(jī)，采用20世紀(jì)90年代技術(shù)設(shè)計(jì)制造，于1995年12月投產(chǎn)。此臺機(jī)組原設(shè)計(jì)額定轉(zhuǎn)速汽耗24.53kg/kW·h但是受當(dāng)時(shí)外界負(fù)荷需求低，設(shè)計(jì)背壓沒能考慮到負(fù)荷增長對機(jī)組的影響等因素的限制，實(shí)際運(yùn)行效率一直達(dá)不到設(shè)計(jì)值。

1 改造的原則和目的

1.1 機(jī)組通流部分改造的技術(shù)原則

（1）安全可靠性第一，消除原機(jī)組的薄弱環(huán)節(jié)及不安全因素，提高機(jī)組的可用率；（2）采用汽輪機(jī)通流部分改造技術(shù)，節(jié)能降耗，以提高汽缸效率，增加機(jī)組無煤耗出力為主要目標(biāo)；（3）現(xiàn)有的熱力系統(tǒng)（包括汽水系統(tǒng)、汽封系統(tǒng)、排氣汽口位置）不變；（4）機(jī)組基礎(chǔ)不動，基礎(chǔ)負(fù)荷的變化不得超過基礎(chǔ)原設(shè)計(jì)負(fù)荷；（5）前軸承座、后軸承座位置不變，汽缸的支承方式不變；（6）轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)及主油泵的聯(lián)接方式和位置不變；（7）在額定工況下，排氣壓力由1.27Mpa改為1.49Mpa,其它的參數(shù)基本不變；（8）3#汽輪機(jī)機(jī)做組為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，改后發(fā)電負(fù)荷在1.5MW 時(shí)，排汽壓力1.5MPa，進(jìn)汽量45T/h。

2 改造前機(jī)組存在問題:

2.1 網(wǎng)壓高于設(shè)計(jì)排氣壓力造成進(jìn)、排汽焓降減少；（設(shè)計(jì)排氣1.17 Mpa～1.27Mpa實(shí)際1.33 Mpa～1.35Mpa）

2.2 汽機(jī)動靜間距發(fā)生變化；（葉輪和大軸之間套裝松動，造成動靜摩擦。已進(jìn)行了兩次點(diǎn)焊修復(fù)）動靜錯(cuò)位3.5mm，我們被迫采取調(diào)整了軸向位移及推動軸承位置的措施。

2.3 汽機(jī)效率下降。3#機(jī)帶滿負(fù)荷運(yùn)行平均發(fā)電能力僅為950kW·h，熱效率損失較大影響發(fā)電收益。

3 改造方案的制定

3.1 機(jī)組資料

機(jī)組代號：T0671

機(jī)組型號：B1.5-3.43/1.27

制造商：杭州汽輪機(jī)股份有限公司

3.2 改造參數(shù)

表2 設(shè)備改造參數(shù)

3.3 項(xiàng)目改造方案

3.3.1 對主汽門進(jìn)行改造，閥座通徑由100mm擴(kuò)至120mm

3.3.2 更換噴嘴組（1）汽道數(shù)由30個(gè)增加到36個(gè)；（2）調(diào)節(jié)汽閥4閥DN40改為DN50；（3）原來控制3只噴嘴改為控制9只；（4）葉片型線：25TC-26；（5）弧長：41.958節(jié)距：24.465節(jié)圓：623mm。

3.3.3 轉(zhuǎn)向?qū)~葉片數(shù)量增加

3.3.4 油動機(jī)行程增加

3.3.5 改造調(diào)壓器

3.3.6 改造后軸向推力在設(shè)計(jì)運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)

3.3.7 額定汽耗率：29kg.kW·h保證值汽耗：30 kg.kW·h

3.3.8 改造后排汽壓力：1.49Mpa（絕壓）額定負(fù)荷：1500kW

改造后的機(jī)組基本能達(dá)到或接近制造廠家的保證值，經(jīng)濟(jì)效益顯著。在額定參數(shù)，額定背壓下，機(jī)組可以增容5%以上，達(dá)到了增容降耗的目標(biāo)。證明汽輪機(jī)通流部分的改造是提高機(jī)組效率和安全性及合理延長壽命的重要手段。

4 改造設(shè)計(jì)實(shí)踐

4.1 噴嘴改造

4.1.1 整周葉片設(shè)80個(gè)汽道

4.1.2 原氣道數(shù)從30增加到36個(gè)；第四閥從控制3個(gè)氣道增加到9個(gè)氣道。噴嘴總出口面積（2935.8mm2）

4.1.3 噴嘴組焊接除應(yīng)力

圖1 噴嘴組焊接除應(yīng)力

4.2 調(diào)節(jié)汽閥4 閥DN40 改為DN50

圖2 調(diào)節(jié)汽閥4 閥DN40 改為DN50

4.3 油動機(jī)行程增加，總行程為65mm，原行程為56mm，增加9mm

圖3 油動機(jī)行程增加，總行程為65mm，原行程為56mm，增加9mm

4.4 對主汽門進(jìn)行改造，閥座通徑由100mm擴(kuò)至120mm

主汽門擴(kuò)散器35CrMoA，由原設(shè)計(jì)值100mm增加至120mm.并于閥碟同時(shí)研磨，見圖4。

圖4 對主汽門進(jìn)行改造，閥座通徑由100mm 擴(kuò)至120mm

4.5 Φ55 蝶閥閥體——30Cr2MoV

圖5 Φ55 蝶閥閥體——30Cr2MoV

4.6 35Cr MoA——閥碟

圖6 35Cr MoA——閥碟

4.7 閥桿，最小精度處理，做應(yīng)力處理

材質(zhì)35CrMoA1-5+7+6,各表面均允許氮化處理。氮化處理是指一種在一定溫度下一定介質(zhì)中使氮原子滲入工件表層的化學(xué)熱處理工藝。經(jīng)氮化處理的制品具有優(yōu)異的耐磨性、耐疲勞性、耐蝕性及耐高溫的特性。

圖7 閥桿，最小精度處理，做應(yīng)力處理

5 改造后經(jīng)濟(jì)性

改造后機(jī)組于2013年9月并網(wǎng)發(fā)電，機(jī)組運(yùn)行情況良好，可在1.45MW負(fù)荷下連續(xù)運(yùn)行，排氣量45T/h，各項(xiàng)參數(shù)控制在允許范圍內(nèi)，各軸承的垂直振動值均在0.025mm以內(nèi)。

5.1 經(jīng)濟(jì)效益分析

5.1.1 每小時(shí)新增產(chǎn)汽10t，經(jīng)雙減噴水降溫后增容15%，可新增上網(wǎng)汽：10+10*15%=11.5 t/h

5.1.2 按蒸汽銷售單價(jià)169.63元/t計(jì)算，每小時(shí)可增加銷售額為：11.5*169.63=1950元

5.1.3 每小時(shí)新增產(chǎn)汽10t，經(jīng)#3機(jī)發(fā)電后，排汽噴水降溫后增容10%，可新增上網(wǎng)汽：10+10*10%=11 t/h

5.1.4 按蒸汽銷售單價(jià)169.63元/t計(jì)算，每小時(shí)可增加銷售額為：11*169.63=1866元

5.1.5 每小時(shí)新增發(fā)電量500 kW·h

按上網(wǎng)電銷售單價(jià)0.423元/kW·h計(jì)算，每小時(shí)可增加銷售額為：500*0.0423=211.5元

5.1.6 #3機(jī)增容后合計(jì)每小時(shí)產(chǎn)生收益為：

上網(wǎng)電收益+上網(wǎng)汽收益：211.5+1866=2078元

5.1.7 較改造前每小時(shí)增加的收益為：2078-1950=128元

5.1.8 扣除未知因素，實(shí)際收益可達(dá)理論收益的100%，即：128元

5.1.9 在保證足夠供熱負(fù)荷的情況下，#3機(jī)按全年運(yùn)行8640天計(jì)算，可產(chǎn)生收益為：128*8640=110.6萬元

6 結(jié)語

國華能源發(fā)展（天津）有限公司經(jīng)過多方考察和論證最終采用“沂源華陽能源設(shè)備有限公司”的先進(jìn)技術(shù)，對#3汽輪機(jī)進(jìn)行了通流部分改造。#3汽輪機(jī)通流部分改造達(dá)到了預(yù)期目的，機(jī)組額定出力能增加0.5 MW,煤耗有較大幅度降低,不但解決了機(jī)組本身的缺陷，更重要是達(dá)到了節(jié)能降耗、減排增效的目的，同時(shí)加大了供熱量改造，改善了3#機(jī)的運(yùn)行條件，也解決了中溫中壓蒸汽直接走減溫減壓的能源浪費(fèi)。同時(shí)，為了響應(yīng)國家政策和生產(chǎn)實(shí)際需要，增加實(shí)際進(jìn)氣量增加供熱，減少走減溫減壓浪費(fèi)的熱焓，使機(jī)組具有靈活的熱電聯(lián)供性能。

總之通過改造能使機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性、安全性和供熱能力都得到提高。為企業(yè)中同類型機(jī)組改造升級總結(jié)了經(jīng)驗(yàn)，也為小機(jī)組的生存和發(fā)展進(jìn)行了有益的嘗試。

[1]李建剛.汽輪機(jī)設(shè)備及運(yùn)行[M].北京:中國電力出版社,2006.

[2]周云龍,曹麗華,徐偉,等.汽輪機(jī)通流面積變化對相對內(nèi)效率和功率影響[J].熱力發(fā)電廠,2010.