1、宁电2机组汽轮机通流改造项目可行性方案研究报告宁电#2机组汽轮机通流改造项目项目名称宁电#2机组汽轮机通流改造主要构成汽轮机通流，2号3号轴瓦、调速汽门振动治理，2号高加等设备改造。可研编制人负责部门生产技术部项目负责人一、项目提出的背景及改造的必要性（需要改造设备的运行简历，设备铭牌、投运时间、运行状况、技术状况及其他有关技术参数，现状、存在的主要问题，从对安全、经济运行、环境的影响等方面论证该项目的必要性）（一）机组概况国华宁海电厂一期工程建有4600MW火力发电机组。锅炉、汽轮机、发电机三大主机分别由上海锅炉厂有限公司、上海汽轮机有限公司、上海汽轮发电机有限公司设计制造。国华宁海电厂#2
2、机组2005年12月投入商业运行，业绩良好，最长连续运行时间339天。2号机发电煤耗（性能试验值）约为298.6 g/kWh，热耗率为8107KJ/kWh，与行业先进水平还有较大差距。汽轮机主要技术参数见下表：编号项 目单 位THA工况VWO工况1机组输出功率MW600.243673.3782主蒸汽压力MPa(a)16.716.73主蒸汽温度5385384主蒸汽流量t/h1758.2972028.0035高压缸排汽压力MPa(a)3.51384.0046再热蒸汽压力MPa(a)3.1623.6047再热蒸汽温度5385388再热蒸汽流量t/h1469.2911677.6699额定冷却水温202
3、010凝汽器背压kPa(a)4.94.911转速r/min3000300012旋转方向（从机头向发电机方向看）顺时针顺时针13给水加热级数8814给水温度272.4281.615发电热耗率（性能试验值）kJ/kWh8107/16发电煤耗率（性能试验值）g/kWh298.6/（二）存在问题上汽亚临界600MW机组为美国西屋公司第一代产品的国产引进型，投产后汽轮机安全性及经济性一直较差。机组运行效率与设计效率偏差较大，实际热耗率为8107 kJ/kWh，高于设计值达3以上。宁海亚临界600MW汽轮机高、中、低压缸效率偏差对机组性能的影响程度分别计算如下：（1）、试验高压缸效率为87.1，比设计值8
4、8.5偏低1.5，影响整机效率约0.32%；（2）、试验中压缸效率为91.5，比设计值92.6 偏低1.1，影响整机效率约0.24%；（3）、试验低压缸效率为84.2，比设计值89.3 偏低5.1，影响整机效率约2.14%。综合以上三项偏差后可知，影响整机效率的总和为2.7。 除了汽轮机通流效率外，其它如缸漏汽、热力系统泄漏等也会对机组运行效率产生影响。(三)技术进步近年来，随着汽轮机容量、进汽参数的提高，国各制造厂提供的汽轮发电机组热耗率水平不断得以降低，机组的性能试验结果也明确地反映了这一技术进步趋势。各大电气集团不断创新发展，开发了先进的整体通流叶片设计技术，新技术包含了通流的整体布置、
5、叶型优化、叶片结构设计、差胀设计等功能，已成功应用于300600MW等级新机组开发及亚临界300MW湿冷汽轮机通流改造中，有50台以上改造和新机应用业绩。机组的供电煤耗、热耗均有大幅度的下降。其中上某电气集团参照西门子1000MW技术而研发的超超临界660MW机组达到了世界先进的效率水平。以乐清电厂#3、4机为例，试验得出的机组热耗率以及汽轮机高、中、低压缸效率与设计值十分接近。机组热耗降低到7372kJ/kWh，在同类型机组中达到了世界先进的效率水平。例如：名称单位乐清3、4机组考核工况/THA设计THA试验偏差（%）修正后电功率MW660683.5/修正后热耗率kJ/kWh73287372
6、.60.6高压缸效率%91.188.7-2.4中压缸效率%93.4940.6低压缸效率%89.989.8-0.1(四)改造的必要性（1）节能减排已经提升为火电企业发展的约束性指标电力工业是节能减排的重点领域之一，面对环境压力，国家对节能减排的要求日益严格。在“十二五”期间，要完成新的节能减排目标，难度将会进一步加大。尤其是随着机组运行年份的增加以及脱硫、脱硝环保要求的提高，机组供电煤耗率下降的空间越来越小，因此，对投运年份较长的火电机组进行节能改造的要求已十分迫切。（2）发电企业要想在日益激烈的市场竞争中保持良好的发展优势，就必须采取有效措施，大幅度降低机组的供电煤耗率水平。随着我国电力改革的
7、进一步深化，如何不断降低发电成本、提高企业效益和机组运行的可靠性与经济性已成为发电企业目前面临的一个重大课题，而机组节能降耗是这个课题中的一个主要环节。面对国家对火力发电越来越高的节能降耗要求，必须对影响机组效率的关键设备进行改造，以提高机组运行效率，降低发电成本，提高经济效益和社会效益。（3）600MW亚临界机组普遍存在2、3号轴瓦载荷轻，调速汽门振动问题，进行汽轮机通流及生级改造也是消除设备隐患提高设备健康水平的需要。（五）根据国家节能减排号召及神华国华公司整体部署提出亚临界机组发电煤耗降低10克的整体目标。 技术更新改造项目可行性研究报告二、国外调研报告：（咨询专家意见、国外解决方案、用
8、户使用情况等）注：因宁电一期工程4台亚临界机组性能参数相近性能试验情况参照4号机组。（一）宁电4号机组性能试验2013年8月上海发电设备成套设计研究院对宁电4号机进行了最大出力试验，凝泵试验、给水泵试验和凝汽器试验，根据其提供的试验报告，摘录试验主要结果如下：主要试验结果为：序号名称单位试验数据和结果3VWO工况4vwo降压工况4vwo额定工况14vwo额定工况21主汽温535.994 536.620 536.025 533.420 2调节级后温度497.580 510.909 510.147 507.487 3高排温度313.512 326.174 324.814 321.875 4再热温度
9、533.592 537.156 538.424 536.908 5中排温度331.322 334.773 335.335 333.675 6主汽压MPa16.763 15.964 16.553 16.804 7调节级后压力MPa12.340 13.222 13.706 13.905 8高排压力MPa3.443 3.679 3.808 3.846 9再热汽压MPa3. 3.268 3.387 3.419 10中排压力MPa0.730 0.781 0.808 0.812 11背压kPa9.780 9.273 8.875 9.837 12给水流量t/h1744.900 1827.900 1916.4
10、00 1972.800 13主蒸汽流量t/h1785.500 1893.700 1972.000 2007.900 14冷再蒸汽流量t/h1489.500 1577.500 1633.500 1656.300 15再热蒸汽流量t/h1495.500 1591.400 1650.200 1667.600 16修正额定参数下主蒸汽流量t/h1789.700 1890.800 1974.800 2018.000 17总漏量t/h2.893 2.727 3.933 3.076 18明漏t/h2.221 2.173 2.410 2.350 19不明漏率%0.038 0. 0. 0.036 20发电机功率
11、MW558.217 597. 621.386 622.413 21高压缸效率%84.865 86.062 86.196 86.200 22中压缸效率%90.629 90.364 90.374 90.332 23低压缸效率%84.450 86. 85.677 85.183 24一类修正后功率MW557.800 588.060 612.890 617.890 25二类修正后功率MW578.366 638.954 639.554 638.050 26厂用电率%4.438 4.393 4.552 4.574 27管道效率%97.000 97.000 97.000 97.000 28锅炉效率%93.00
12、0 93.000 93.000 93.000 根据上述试验结果汽轮机在效率提升后机组有增容潜力，汽轮机高、中、低压缸均有增容与效率提升空间。1给水泵试验给水泵A进行了9个工况试验，具体参数和计算结果如下：序号名称给泵A试验主要参数100%额定工况4vwo降压工况4vwo额定工况(不隔离)4vwo额定工况14vwo额定工况23VWO 工况凝泵最大出力工况A泵A泵A泵A泵A泵A泵A泵1增压级压力 MPa21.4820.7821.7421.6222.0121.1122.112增压级温度 172.62171.76173.57173.22172.88168.67172.693增压级流量 t/h32.24
13、33.2429.3228.5817.9320.618.854增压级密度 kg/m3907.49907.91906.71906.99907.55911.09907.795增压级焓 kJ/kg742.08737.98746.36744.75743.51724.89742.756给泵进口压力 MPa2.132.132.132.132.132.122.137给泵进口温度 168.08167.42168.89168.64168.7164.65169.248给泵进口焓 kJ/kg711.46708.61714.99713.91714.19696.52716.539给泵进口密度 kg/m3900.13900
14、.79899.3899.56899.49903.58898.9410给泵抽头压力 MPa8.998.899.249.29.399.079.411给泵抽头温度 168.85167.99169.66169.22169.22165.06169.6112给泵抽头焓 kJ/kg718.66714.88722.33720.39720.53702.33722.2213给泵抽头密度 kg/m3903.66904.45903903.42903.53907.44903.1514给泵出口压力 MPa20.0819.4520.320.2220.5919.8720.6615给泵出口温度 171.51170.63172.
15、37172.14172.57168.06173.0216给泵出口焓 kJ/kg736.53732.36740.33739.31741.35721.57743.3417给泵进口流量 t/h984.87960.541006.441000.11015.52902.571024.718给泵抽头流量 t/h16.256.917.448.345.653.037.5519给泵出口流量 t/h936.38920.4969.68963.18991.94878.94998.320给泵转速 r/min5240.465146.95309.515289.095356.145108.885376.621小机流量 t/h4
16、4.841.8944.6743.8546.5643.0747.4722小机进汽压力 MPa0.770.740.770.770.770.690.7623小机进汽温度 335.86336.78335.8337.25335.07332.74334.4224小机进汽焓值 kJ/kg3133.293135.773133.213136.283131.773128.423130.4925小机背压 kPa10.959.599.539.2310.2310.1810.7526小机理想焓 kJ/kg2350.662339.62332.682330.482341.982354.392348.7327估算给泵轴功率kW
17、7007.966521.227282.757240.037838.96444.87782.6828小机调门开度 %52.4146.4952.4851.455.252.9256.4129小机理想功率kW9739.199265.229933.389814.9210213.869261.1810307.97扬程和泵组效率计算30给泵扬程 m2028.141955.482054.692044.712088.321996.592097.4831抽头扬程 m779.9767.99808.72803.55825.04786.35826.6732增压级扬程 m2232.592153.782263.732249
18、.762292.212184.282302.8933给泵组效率 %55.4855.1756.6256.6356.4653.0156.64修正至额定转速下计算结果34修正后泵扬程 m2214.562213.542185.572191.782182.832293.852175.7635修正后抽头扬程 m851.58869.35860.23861.35862.37903.42857.5236修正后增压级扬程 m2437.792438.022407.922411.572395.952509.482388.8337修正后给泵流量t/h1029.141021.9610381035.441038.25967
19、.431043.64根据以上结果，给水泵A有如下结论：1）如果增容到630MW锅炉蒸发量不变，给水泵汽轮机组不需要进行改造。 2）整个泵组的效率有些偏低，需对给水泵进行检修提效。2、凝汽器试验对凝汽器在4VWO工况和系统隔离条件下进行2次试验，具体结果为：序号名称单位凝汽器试验主要参数4vwo额定工况14vwo额定工况21A侧冷凝器循环水进水温度28.923 30.584 2A侧冷凝器循环水出水温度36.872 40.538 3B侧冷凝器循环水进水温度28.923 30.584 4B侧冷凝器循环水出水温度38.524 42.280 5热井出水温度43.401 45.658 6试验背压kPa8.
20、875 9.837 7A侧冷凝器循环水进水压力kPa150.848 142.291 8A侧冷凝器循环水出水压力kPa70.034 66.847 9B侧冷凝器循环水进水压力kPa150.848 142.291 10B侧冷凝器循环水出水压力kPa78.611 76.583 11计算结果12背压对应的饱和温度43.517 45.511 13A侧凝汽器端差6.529 5.120 14B侧凝汽器端差4.877 3.379 15A侧凝汽器压降kPa80.814 75.444 16B侧凝汽器压降kPa72.237 65.708 17冷凝器循环水进水平均温度28.923 30.584 18冷凝器循环水进水温度
21、对应设计背压kPa8.565 9.373 19设计背压与运行背压差值kPa0.310 0.464 根据上述试验结果，有如下结论：1）凝汽器端差大于设计值，循环水进凝汽器压降大于设计值；2）凝汽器运行背压比设计值高，误差与循环水温度测点和循泵前池水位有关。（二）600MW同类型机组改造情况2.2北仑电厂3号机浙能北仑发电有限公司3汽轮机组系日本东芝公司制造的亚临界、双背压、一次中间再热凝汽式汽轮机，其铭牌功率为600MW。机组于2000年7月完成168小时满负荷连续运行考核后，投入商业运行。针对该机组投产以来一直存在的高压进汽阀组压损偏大、高中压缸效率偏低问题，北仑发电厂于2012年下半年进行了
22、高压阀组以及高、中压缸通流改造。其中由东方汽轮机有限公司负责承担高压主汽门、调门改造，由阿尔斯通公司负责承担高、中压缸通流改造。改造后的汽轮机调节级仍为冲动式，其他高、中压缸压力级已由冲动式改为反动式，高压缸级数由1+7级增加至1+14级，中压缸级数由26级增至211级。#3机组改造前性能试验情况：铭牌出力（TRL）试验期间，四个高压调阀保持全开，机组背压调整至夏季设计背压（7.5kPa）左右，受锅炉侧辅机出力的限制，机组实际的出力为604.3MW。有关计算结果汇总见下表所示。TRL工况计算结果汇总名称单位TRL工况试验日期/2012/12/26试验时间/15:30-16:30高调阀位开度%1
23、00/100/100/100发电机净输出功率kW604349发电机功率因数/0.966发电机励磁功率kW1365大气压力MPa0.1026主蒸汽压力MPa14.10主蒸汽温度537.46调节级压力MPa11.90调节级温度510.27冷再热蒸汽压力MPa3.74冷再热蒸汽温度340.80热再热蒸汽压力MPa3.55热再热蒸汽温度525.70中压缸排汽压力MPa0.666中压缸排汽温度293.10低压凝汽器压力kPa7.69高压凝汽器压力kPa7.68高压缸效率（含阀组压损）%89.60高压缸效率（不含阀组压损）%91.45中压缸效率（含阀组压损）%92.00主凝结水流量kg/h1549140主
24、给水流量（省煤器入口）kg/h1563404主蒸汽流量kg/h1859871过热器减温水流量kg/h298207再热器减温水流量kg/h0修正后主蒸汽流量kg/h2219254机组修正后电功率kW694445VWO工况实际测试得到的高压阀组进汽压损为3.07%，与该机组改造前78的进汽压损相比，有了大幅度的降低。VWO工况实际测试得到的高压缸效率（不含阀组压损）为91.47%，改造前为81.43 %测试得到的中压缸效率（含阀组压损）为92.01%，改造前为88.11 %。汽轮机组在夏季设计背压7.5kPa下修正后出力可达694.4MW，大于合同保证值660MW。（三）通流改造厂家情况介绍3.1
25、上海汽轮机厂上海电气已经成功进行了一大批的通流整体改造项目，在已经投运的相关电厂取得了良好的改造效果，深受业界的好评。许多机组改造的成功经验及成果可以直接应用。针对于宁海电厂亚临界600MW 等级、一次中间再热、四缸四排汽凝汽式汽轮机通流部分整体改造项目是在原机组框架的基础上采用先进的通流设计，进行汽轮机换心改造。增加通流级数，提高通流效率，同时对原机组的高温高压部件进行结构优化，解决老机组中存在的安全隐患和对高效运行的不利因素，提高原机组的运行稳定性和可靠性，增加机组出力，大幅降低机组的热耗，提高经济效益的同时尽最大可能达到节能减排的效果。上海电气针对我厂情况，采用了更为先进的技术理念：（1
26、） 先进的整体通流设计技术。（2） 采用低压长叶片设计技术。采用了先进的全三元的叶片开发系统，低压缸三元流场设计技术，低压叶片结构强度振动设计技术。 3.2 法国Alstom retrofit concept阿尔斯通能为所有技术流派的汽轮机提供改造方案，国已有多台成功改造业绩。阿尔斯通的技术特点：（1） 采用的叶片都为成熟的设计, 已成功地运用园柱型和圆锥形叶片形状, 在许多汽轮机上相当显著地提高了效率。（2） 叶片蒸汽密封技术。（3） 先进的低压缸末级叶片设计技术。（4） 液压膨胀联轴器螺栓。（5） 在北仑电厂进行的600MW机组改造，汽轮机效率大幅提升，设计技术先进。（四）国600MW机组汽轮机运行指标通流改造厂商改后经济指标预期上汽四维阿尔斯通哈汽（保留高、中、低转子）大唐盘山#3机保证值大唐盘山#3机 实际值高压缸效率(%)8988.5898784.25中压缸效率(%)93.5929292.9692.02低压缸效率(%)90.28989
