某300 MW汽轮机切缸后辅机改造工程应用.pdf

第 卷第期 年 月 电站辅机P o w e rS t a t i o nA u x i l i a r yE q u i p m e n t V o l N o J u n 文章编号:()某 MW汽轮机切缸后辅机改造工程应用许镔,高佳颖(上海电气电站服务公司,上海 )摘要:以某发电厂 MW亚临界汽轮机切缸改造为例,基于机组供热面积扩大的实际需求,在通过汽轮机切缸改造技术提升机组对外供汽能力的情况下,为保证除氧器和低加设备的安全性,分别对机组改造前后的设备运行状态、安全性等方面进行论证,研究成果可为同类型机组切缸改造后的辅机设备安全性研究提供参考.关键词:低压缸;切除;除氧器;低加中图分类号:T M 文献标识码:AA p p l i c a t i o no fA u x i l i a r yE q u i p m e n tM o d i f i c a t i o nP r o j e c t f o ra MWS t e a mT u r b i n ea f t e rC y l i n d e rC u t t i n gX uB i n,G a oJ i a y i n g u(S h a n g h a iE l e c t r i cP o w e rG e n e r a t i o nS e r v i c eC o m p a n y,S h a n g h a i ,C h i n a)A b s t r a c t:T a k i n ga MWs u b c r i t i c a l t u r b i n e l o wp r e s s u r ec y l i n d e rc u t t i n go u tp r o j e c ta sa ne x a m p l e,b a s e do nt h ea c t u a ln e e d so fe x p a n s i o no fu n i th e a t i n ga r e a,e n s u r e i n gt h es a f e t yo fd e a e r a t o ra n dl o w p r e s s u r eh e a t e r,t h eo p e r a t i o ns t a t u sa n ds a f e t yo f t h eu n i t b e f o r e a n da f t e r t h ep r o j e c t a r ed e m o n s t r a t e d T h e r e s e a r c hr e s u l t s c a np r o v i d er e f e r e n c e f o rt h es a f e t ys t u d yo fs a m et y p eu n i ta u x i l i a r ye q u i p m e n ta f t e rt h el o w p r e s s u r ec y l i n d e rc u t t i n go u tp r o j e c t K e yw o r d s:l o wp r e s s u r ec y l i n d e r;c u t t i n go u t;d e a e r a t o r;l o wp r e s s u r eh e a t e r收稿日期:作者简介:许镔()男,工程师,主要从事煤电机组节能、灵活性、供热综合改造工作.前言随着经济快速发展,国家对节能减排的要求不断提升,国 家 发 展 和 改 革 委 员 会、国 家 能 源 局 在 年 月联合印发实施 能源发展“十三五”规划,要求推动形成全社会节能型生产方式和消费模式,以智能高效为目标,加强能源系统统筹协调和集成优化,鼓励在役火电机组高效统筹和集成优化.规划同时还要求加强能源基础设施和公共服务能力建设,提高能源普遍服务水平,切实保障和改善民生.年月进一步印发实施的“十四五”现代能源体系规划同样将“民生优先,共享发展”作为基本原则,要求持续提升能源普遍服务水平,强化民生领域能源需求保障.规划还进一步提出了对火电机组节能降碳、完善能耗“双控”,要求提升能源系统效率,大力推动煤炭清洁高效利用,持续推进冬季清洁取暖、集中供暖.基于上述指导原则,对于有大流量供汽需求、供热参数接近汽轮机中压缸排汽参数的火电机组,在采用切缸改造技术提升机组对外供汽能力的方案时,有必要对热力系统辅机校核并进行适配性改造,来保证机组整体安全性.本文以某电厂改造工程为许镔,等:某 MW汽轮机切缸后辅机改造工程应用电站辅机总第 期(N o )例,详述某 MW亚临界机组除氧器及低加改造方案.电厂改造目标某电厂 MW汽轮发电机组在 年通过高背压改造,机组对外供热量能力达 MW,供暖季集中对外供热面积达 m.随着当地城市化发展进度加快及根据政府整体规划要求,为适应当地集中供热发展需要,结合当地环保防控措施要求,根据国家提出的“效能为本、协调发展”的基本原则,要求加强能源协调统筹和集成优化,推动各类能源协同协调发展,大幅提升系统效率.当地住房和城乡建设局布置了市区集中供热建设任务,决定采用集中供暖、清洁供暖的措施满足城市新增供热需求,要求该电厂对 MW机组进行供热能力提升改造,要求改造后电厂具备承担总供热面积至 m、对应供热量为 MW的能力.本工程机组汽轮机为 MW亚临界、一次中间再热、双缸双排汽、直接空冷供热抽汽凝汽式汽轮机,本机组在设计之初按照额定供热工况、最大供热工况考虑,但供热量已无法满足现阶段城市规划需要.基于锅炉蒸发量、低压缸冷却流量、热电不能解耦等多重因素的限制,无法通过简单的运行调节提升机组对外供汽量,经过对改造范围、供汽参数适配、改造后供热扩容潜力、经济性等方面进行综合比选后,确定本次改造方案采用切缸系统集成改造,实现对外供汽能力提升.本文就切缸改造方案下的除氧器、低加改造方案进行阐述.切缸改造方案描述切缸改造是近两年在我国大力倡导的火电机组运行灵活性政策背景下发展起来的技术.其基本原理是通过将原始中低压连通管更换为带有进汽旁路的全新连通管,灵活调节进入低压缸的进汽流量,实现低压缸较小进汽流量的精确控制.在保证低压叶片不鼓风发热的前提下,中压缸排汽基本全部对外供热,大幅提升机组供热能力,同时也实现了机组低压缸灵活运行,抽凝到切缸状态平滑过渡,提升了机组热电解耦、深度调峰能力.原中低压连通管为双管结构,改造后采用单根连通管 m m.连通管弯管处采用圆弧弯管形式,有效降低蒸汽汽流的压力损失,提高效率.在中低压连通管的中排竖直段增设四通,一路引出为冷却蒸汽旁路管道,另一路引出为供热抽汽接管.连通管压力调节阀改造为带密封功能.当机组在纯凝工况运行时,连通管压力调节阀全开;当机组投入抽汽工况运行时,连通管压力调节阀投入控制;当机组投入切缸工况运行时,连通管压力调节阀全关并密封.根据低压缸切缸运行时所需的冷却蒸汽流量压力计算 并选定冷却 蒸汽 旁 路 管 道 口 径 m m.接入点为低压缸进汽口(中低压连通管上供热蝶阀后适当位置),冷却蒸汽管路上设置调节阀,调节阀设有可调节的最小流量机械限位装置,保证较小流量通过,以免当阀门异常关闭时,低压缸产生鼓风发热.其系统原理见图.图切缸改造汽轮机原理图本次改造按照全厂 MW的供热能力进行设计,机组切除低压缸改造后背压k P a A,热网加热器回水至低加入口、回水温度在 之间时,调峰能力可达到 MW以下,此时低压缸最小进汽流量 t/h,;热网加热器回水至排汽装置时,、号低加切除,热网加热器疏水回排汽装置为非正常运行工况,在非正常运行时按照机组实际最大供热能力运行,可以保证机组安全可靠运行.根据汽轮机热力数据,系统改造后可供抽汽量在主蒸汽进汽量等于THA(汽轮机额定工况)进汽量工况下,机组对外供汽量约 t/h,此时已能满足最大供热能力需求,并留有一定抽汽余量.辅机设备依照切缸工况下最大供热能力进行校核改造.改造后机组在主蒸汽进汽量等于VWO(汽轮机阀电站辅机总第 期(N o )许镔,等:某 MW汽轮机切缸后辅机改造工程应用门全开进汽量最大工况)进汽量工况下具备最大对外供 汽 t/h的 能 力,对 应 最 大 供 热 能 力 为 MW.根据汽轮机各工况热平衡图,主要数据见表.表机组对外供汽能力数据数据工况原额定供热原最大供热THA进汽量(切缸工况)VWO进汽量(切缸工况)蒸汽流量/(th)蒸汽温度/蒸汽压力/MP a 辅机设备风险经过对切缸改造后大流量供热工况的热力数据进行性能校核,发现原汽轮机四抽至除氧器的蒸汽流量增加较大,经核算,进口蒸汽因流量过大导致流速超标,除氧器运行中噪声会增大并引起振动,但对除氧效果影响较小.根据补水回低加入口方案的大流量供热平衡图,对低加进行核算,中压缸至低加汽侧流量较改造前大幅增加,中压缸抽汽口、连接管道、低加入口蒸汽流速都超速.辅机设备改造方案 除氧器改造方案为保证除氧器长期安全稳定运行,需要对除氧器内件进行局部改造.更换主加热装置,材料选用不锈钢材质.根据汽轮机各工况热平衡图,主要数据见表.表改造前、改造后除氧器进口数据数据改造前改造后原THA原VWOTHA进汽量(切缸工况)VWO进汽量(切缸工况)进口流量/(th)进口压力/MP a 低加及相关系统改造方案在抽对侧的中低压缸连通管母管段位置,新增一路大口径管道消纳原抽至低加的蒸汽,保证汽缸抽汽口、连通管、管道流速都在设计安全范围内,具体改造如下:中低压缸连通管引出一路D N 的管道供低加用汽,新增供低加供汽管道(D N )铺设在运转层地面,少量遮挡运转层通道.而原抽汽管道(D N )本次改造现场利用标准堵头封堵,改造后采暖季与非采暖季均利用新增D N 抽汽管道供低加用汽,经核算,非采暖季利用该管道在管道压损不增大的情况下供低加用汽不影响机组运行安全和经济性.由于系统进汽量增大,低加蒸汽进口流速过高,原 进 汽 口 需 要 进 行 改 造,经 核 算,将 原 mm mm(R)的 蒸 汽 进 口 接 管 改 为 mm mm(Q R)的接管.原抽汽接口位置界限为设备中心线外 mm处,本次改造接口界限位置按设备中心线外 mm处考虑,接管长度约为 mm,重量约为 k g.改造完后对设备进行无损检测、水压试验、锅检报备.根据机组实际运行情况,由于低加为内置式加热器,汽侧无法隔离,所以低加正常疏水需切除,系统设计按照低加正常疏水疏至低加,通过低加危急疏水管道回排汽装置(注:由于低加事故疏水无法进行换热量理论计算,通过核算,低加正常疏水的换热量降低导致低加入口凝结水温度降低不超过;低加增加约t/h抽汽量可以保证除氧器上水温度提升,满足除氧器上水温度不低于 的要求),改造经核算,低加换热能力满足要求.根据汽轮机各工况热平衡图,主要数据见表.表改造前、改造后低加进口数据数据改造前改造后原THA原VWOTHA进汽量(切缸工况)VWO进汽量(切缸工况)进口流量/(th)汽侧进口压力/MP a 综合汽轮机本体、除氧器、低加的改造方案,改造后系统原理图见图:许镔,等:某 MW汽轮机切缸后辅机改造工程应用电站辅机总第 期(N o )图某 MW亚临界机组切缸改造原理图 改造后实际效果验证基于 火力发电建设工程启动试运及验收规程(D L/T )、火力发电建设工程机组调试技术规范(D L/T )、火力发电建设工程机组调试质量验收及评价规程(D L/T )、汽轮机启动调试导则(D L/T )等相关标准及规范,电厂委托某电力试验研究院进行了系统阀门静态传动验收、相关系统保护逻辑验证试验、低压缸投切及相关联锁保护功能的调试检验,并对切缸运行工况下除氧器、低加运行数据进行监测.经调试验收,除氧器、低加适应性改造方案实施后,该机组在供热期内运行情况良好,在纯凝工况和切缸工况间灵活切换、平滑过渡,机组各关键监控参数正常不超限,除氧器除氧能力正常,低加疏水流畅,改造设备进出口管道流速和振动正常,机组长时间运行平稳无异常,机组对外供汽能力达到设计要求,供热面积较改造前增加 m、供热能力较改造前提升 ,实现了安全提升机组对外供汽能力的目的,各项经济指标均符合国家和地方的节能、环保、高效供能政策.本次供热改造达到提升机组供汽能力、提高全厂热效率、降低发电煤耗、节能减排、合理利用能源的目的.结论通过本项目实施,电厂通过回收汽轮机乏汽余热提升了供热能力,在扩大并抢占当地供热市场的同时,提高能源利用效率,减少煤耗,减少污染物排放,降低机组的经营成本,进一步改善了经济效益.节约和合理利用能源是国家在经济发展和各项建设工程中的一项重要方针政策,本工程认真贯彻节约和合理利用能源方针,该机组辅机适配性改造的成功经验可以帮助一批亚临界机组安全实现切缸改造.参考文献:国家发展改革委,国家能源局能源发展“十三五”规划R北京:国家发展改革委,国家发展改革委,国家能源局十四五”现代能源体系规划R北京:国家发展改革委,杨阳切除低压缸运行风险分析及应对策略探索J热力透平,():欢 迎 投 稿欢 迎 订 阅