淺析335 MW機組低壓缸切缸改造

張俊鋒

(華電章丘發(fā)電有限公司，山東 濟南 250216)

1 機組概況

華電章丘發(fā)電有限公司3號汽輪機組為上海汽輪機有限公司生產(chǎn)的抽汽凝汽式熱電聯(lián)產(chǎn)機組。機型為C315/305-16.67/0.5/538/538亞臨界、單軸、一次中間再熱、雙缸雙排汽、抽汽凝汽式汽輪機，后增容為335 MW機組，額定抽汽量330 t/h，最大抽汽量為500 t/h，抽汽參數(shù)為0.5/267。鍋爐為SG-1025/17.50-M885型亞臨界一次再熱控制循環(huán)汽包爐。

2 項目論證

汽輪機冷端熱損失約占電廠總熱效率的50 %，這部分能量通過冷水塔散失，熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)旨在減少熱損失，或利用冷端熱損失提高能源綜合利用率。

目前國內(nèi)應(yīng)用廣泛的可回收利用冷端熱損失的技術(shù)主要有熱泵技術(shù)、高背壓供熱技術(shù)、光軸供熱技術(shù)以及凝抽背供熱技術(shù)。

2.1 方案比選

基于國內(nèi)目前廣泛應(yīng)用的供熱改造技術(shù)做如下比較，具體如表1所示。

根據(jù)表1中初步比較，可以排除雙轉(zhuǎn)子互換供熱技術(shù)以及光軸改造技術(shù)，這兩種技術(shù)制作加工周期長，投資較大。凝抽背供熱技術(shù)目前在國內(nèi)屬于比較前沿的技術(shù)，各大發(fā)電集團均在積極開展研究及工程實施。根據(jù)國內(nèi)目前所有已經(jīng)改造完成機組的實際運行反饋情況，新型凝抽背供熱改造技術(shù)為實現(xiàn)國產(chǎn)機組切除低壓缸進汽靈活性改造的唯一解決途徑。

表1 供熱改造技術(shù)對比

2.2 方案設(shè)計

(1) 中低壓缸聯(lián)通管供熱抽汽蝶閥更換。根據(jù)汽輪機供熱工況下運行方式要求，更換原中低壓缸聯(lián)通管供熱蝶閥，新蝶閥需要滿足關(guān)到零位、全密封、無泄漏的要求。

(2) 增加低壓缸冷卻蒸汽管道系統(tǒng)。為防止汽缸漏氣滯留，鼓風(fēng)超溫，降低缸溫防止超溫膨脹發(fā)生脹差超限、不平衡振動以及密封性能降低等危險，需要采用其他方式為低壓缸提供冷卻蒸汽。通過分析低壓缸整體結(jié)構(gòu)得知，其進汽只有連通管處可以實現(xiàn)，確定低壓缸進汽將依然利用中低壓缸連通管進入，只是需要在連通管上適當(dāng)位置開孔。

旁路汽源溫度不宜高，由分析可知，溫度太高則起不到冷卻效果，因此推薦采用機組中壓缸的排汽作為冷卻汽源，從中壓排汽管道上抽出適量冷卻蒸汽進入低壓缸，帶走缸內(nèi)鼓風(fēng)熱。在中低壓缸連通管抽汽蝶閥閥前開孔引出DN 250旁路管，旁路管上串聯(lián)設(shè)置高精度流量計和流量控制調(diào)節(jié)閥，之后再引至連通管后方低壓缸進汽口上方位置。

(3) 汽缸噴水減溫系統(tǒng)改造。切缸改造最大的危險點在于低壓缸末級、次末級葉片因沒有流動進汽量而造成的鼓風(fēng)葉片超溫。因此對低壓缸噴水進行改造，將原噴水減溫管道擴容，以滿足切缸后的排汽冷卻需要。

(4) 低壓缸末兩級加裝溫度測點。為避免低壓缸末兩級葉片因鼓風(fēng)造成超溫，在低壓缸末兩級加裝孔板流量計，旁路減溫減壓器的減溫水引自本機凝雜水母管，在低壓缸末級、次末級動葉之后裝設(shè)溫度測點，檢測低壓最容易超溫的末級和次末級葉片溫度，保證機組運行安全。

3 改造效果

針對新型凝抽背改造后機組進行試驗，試驗的主要內(nèi)容為。

(1) 低壓缸切換靈活性試驗。

(2) 低壓缸“空轉(zhuǎn)”運行穩(wěn)定性試驗。

3.1 試驗項目

以5 %閥位間隔關(guān)小低壓缸進汽調(diào)節(jié)門。切除低壓缸進汽，低壓缸冷卻蒸汽流量控制在6 t/h左右，低壓缸進汽溫度控制在150 ℃左右，實時觀察次末級溫度(不可超過150 ℃)，低壓脹差控制目標(biāo)值為6～8 mm，機組各項指標(biāo)在安全運行范圍內(nèi)連續(xù)切缸運行168 h。切換試驗實現(xiàn)機組切換靈活性，調(diào)整低壓缸進汽溫度/壓力/流量實現(xiàn)機組切缸運行穩(wěn)定性。

3.2 低壓缸切除靈活性試驗

當(dāng)熱網(wǎng)負(fù)荷增加，從汽輪機中壓缸排汽至熱網(wǎng)的抽汽量不斷增加，中壓缸排汽到低壓缸的進汽量逐漸減小。當(dāng)?shù)蛪焊走M汽量減小到低壓缸最小冷卻流量時開始切缸試驗，此運行工況點即為汽輪機進行切缸試驗開始的臨界點。

(1) 首先實施機組從純凝工況到抽汽供熱工況的轉(zhuǎn)換，并穩(wěn)定運行足夠長時間，使冷卻蒸汽系統(tǒng)處于全開狀態(tài)。

(2) 控制鍋爐主蒸發(fā)量維持在500 t/h，低壓缸進汽調(diào)節(jié)門CV關(guān)至20 %，開始進行切缸試驗。切除機組6號低加汽側(cè)。當(dāng)?shù)蛪焊走M汽調(diào)節(jié)門閥位關(guān)到20 %時，按下背壓投入按鈕。

(3) 監(jiān)視各抽汽段壓力、軸瓦振動、軸向位移、脹差、汽缸膨脹等參數(shù)變化趨勢。觀察除氧器水位和凝汽器水位變化趨勢，調(diào)整凝結(jié)水泵出口再循環(huán)門并變頻調(diào)節(jié)凝結(jié)水泵。凝雜水至低壓缸噴水調(diào)門投入自動運行，溫度設(shè)定值45 ℃。

3.3 試驗結(jié)果

(1) 切除低壓缸運行的最低、最大出力。機組切缸運行的最低試驗負(fù)荷為102.39 MW，此工況下機組進汽量為552.83 t/h，達到鍋爐額定蒸發(fā)量1 025 t/h的53.9 %，稍大于純凝最低穩(wěn)燃工況下的鍋爐熱負(fù)荷。機組切缸運行時的最大試驗負(fù)荷為210.02 MW，此時計算的鍋爐蒸發(fā)量為1 095.15 t/h，已經(jīng)超過鍋爐的額定蒸發(fā)量。

(2) 機組最大抽汽能力。機組改造后，在帶工業(yè)抽汽的同時，在切缸運行最大試驗負(fù)荷210.02 MW工況下，機組最大抽汽量為640 t/h，比設(shè)計最大抽汽量500 t/h提高了140 t/h，機組采暖供熱量為476.2 MW，超過設(shè)計值463.35 MW。新增供熱面積250萬m2。

4 結(jié)論

對于供熱能力來說，機組最大抽汽量增加了140 t/h，提高了公司供熱能力。對于機組調(diào)峰能力以及供熱靈活性調(diào)整能力來說，低壓缸切缸技術(shù)的投入，增加機組調(diào)節(jié)靈活性，可以更好適應(yīng)現(xiàn)貨服務(wù)市場。