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探究汽轮机通流部分改造对机组效率的影响

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王雷

摘要：详细介绍了华能营口电厂1号、2号俄供320MW火电机组汽轮机通流部分改造前在经济性、安全性方面存在的问题，简述了汽轮机通流部分改造的具体内容，通过对比改造前、后机组主要技术参数及数据，可见改造后汽轮机工作效率大大提高，达到了节能、减排、降耗和提高机组效率的目的，为同类型机组的改造提供了借鉴。

关键词：汽轮机;通流部分改造;叶片;效率;汽缸

一、引言

为了贯彻落实国务院《大气污染防治行动计划》，环境保护部通过制定、修订重点行业排放标准倒逼产业转型升级，减少污染物排放，改善环境质量。火电厂作为一次能源消耗大户，降低火电厂供电煤耗对实现“十一五”节能减排目标非常重要，但受当时汽轮机机组设计水平及制造工艺的限制，以及机组服役时间较长、设备老化严重等因素，使得汽轮机内效率降低、热耗率升高，造成很大的能源浪费。

随着科技的进步，对老机组進行现代化技术改造，已被证实是提高机组效率的有效途径，不仅可以提高效率、增加出力，同时可以大大节省基建投资。目前机组通流改造可分为4类：（1）全通流部分的改造，利用现代化的技术对整个汽轮机通流部分进行更换，包括整个转子及内缸，主要针对运行时间较长，超过20年且经济性较差的机组，如华能上安电厂1号、2号机组通流改造;（2）对通流部分进行局部改造，仅改造汽封系统，针对运行投产时间不长的机组节能降耗，如天津华能杨柳青热电厂8号机组A修;（3）对高中压缸进行汽封系统改造，对局部设备进行更换，例如仅对低压缸部分进行改造，重新设计更换整个低压转子及内缸，如华能岳阳电厂1号机组通流改造;（4）对机组进行增容改造，如国电石嘴山第一发电有限公司1号机组通流改造，机组铭牌出力由330MW改为350MW。近年来，随着汽轮机新技术的不断发展以及设备加工能力的日益提高，国内三大汽轮机厂家利用必威体育精装版成果，对300～600MW等级汽轮机进行现代化的全通流改造及优化升级，在额定负荷工况时改造后汽轮机的经济性较改造前提高4%～5%，经济效益非常显著;

又如哈尔滨汽轮机厂有限责任公司（简称哈汽）改造的绥中电厂进口俄制机组（型号：K-800-240-5，超临界、单轴、五缸六排汽、一次中间再热、冲动凝汽式、双背压汽轮机），限于当时的设计理念和技术手段以及落后的加工能力，虽然经历多次优化，机组仍然存在诸如高中压叶顶汽封脱落、末级叶片断裂、滑销系统卡涩、中低压转子弯曲、机组振动较大等问题，严重影响机组的安全性和经济性，电厂对整个热力系统进行了全面的升级改造。哈汽主要改造汽轮机主机部分，对该机组的整个高中低压转子、内缸及支撑系统进行了重新设计和更换处理。采用必威体育精装版技术优化通流级数，采取了以下主要措施：高中压模块除调节级外，其余全部改为反动式压力级，高压模块由I+5+6级改为I+9+8级、中压模块由2×9改为2×12、高中压进汽结构由活塞环改为碟片密封结构、全部转子采用液压螺栓连接、低压模块仍维持2×5结构，低压末级叶片采用1029模块（原为960mm）。通过此次整个系统改造机组额定出力由800MW变为880MW，出力增加10%、供电煤耗降低39.68g/（kW·h）（2号机组）。该机组也是目前国内改造轴系最长、单机容量最大的火电供热机组，轴系总长约59.5m，改造后机组的振动水平良好。但机组通流改造也存在一些不容忽视的问题，详见下文分析。

二、问题的提出

某项目机组通流改造后性能试验过程中，据电厂运行人员反映在部分负荷阶段，感觉机组改造前、后，一些主要参数如主蒸汽流量、锅炉给煤量等，改造前后变化不大，作者针对此问题进行分析，发现该厂汽轮机在部分负荷阶段，改造前、后经济性变化不明显;同时在某厂进行性能试验过程中，另一厂机组性能指标很好，而电厂的经济效益排名靠后，针对这些疑问，笔者对改造后机组的性能进行分析，发现在额定负荷及以上工况时改造前后汽轮机的经济性提高4%～5%，经济效益非常显著，而在部分负荷阶段，这种改造效果大打折扣，这种情况在300MW等级机组上尤为突出。

本文以国内三大汽轮机厂改造的300MW机组为例进行分析，主要数据如表1所示[1-3]。

1.1机组通流