1、上海電氣600MW等級(jí)亞/超臨界汽輪機(jī)組通流改造介紹,陳學(xué)文 2013-04-18,全面對(duì)標(biāo)西門(mén)子，建設(shè)世界級(jí)工廠，國(guó)內(nèi)領(lǐng)先，國(guó)際一流。 打造具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的、汽輪機(jī)行業(yè)的一流企業(yè)。,戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo),亞臨界600MW濕冷汽輪機(jī)原機(jī)型簡(jiǎn)介,整體通流設(shè)計(jì)技術(shù)（AIBT）介紹,亞臨界600MW濕冷汽輪機(jī)通流改造方案,3,1,2,通流改造方案總結(jié)及經(jīng)濟(jì)性分析,超臨界600MW等級(jí)汽輪機(jī)通流改造概述,亞臨界600MW空冷汽輪機(jī)通流改造概述,6,4,5,鍋爐、發(fā)電機(jī)配套改造概述,7,1 亞臨界600MW濕冷汽輪機(jī)原機(jī)型簡(jiǎn)介,汽輪機(jī)型式,單軸，高中壓分缸，四缸四排汽 600 MW 16.67 MPa(a),5

2、38 538 2008/2028 t/h 3000 r/min 905 mm 4.9 kPa(a),銘牌出力,主蒸汽參數(shù),再熱蒸汽溫度,VWO流量,轉(zhuǎn)速,末級(jí)葉片長(zhǎng)度,背壓,亞臨界600MW濕冷汽輪機(jī)原機(jī)型總體布置形式,受當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)及工藝條件限制，原機(jī)組設(shè)計(jì)效率不高 157機(jī)組部分設(shè)計(jì)技術(shù)為西屋20世紀(jì)70年代的水平 通流技術(shù)為上汽90年代末水平,機(jī)組實(shí)際運(yùn)行效率偏低 亞臨界600MW濕冷部分機(jī)組運(yùn)行熱耗約在80008100kJ/kW.h,國(guó)家節(jié)能減排政策需要及相關(guān)激勵(lì)政策,各發(fā)電企業(yè)經(jīng)營(yíng)壓力,亞臨界600MW濕冷汽輪機(jī) 通流改造的必要性,2 整體通流設(shè)計(jì)技術(shù)（AIBT）介紹,近年上海電氣不斷創(chuàng)

3、新發(fā)展，開(kāi)發(fā)了先進(jìn)的整體通流葉片設(shè)計(jì)技術(shù)(AIBT) ，該技術(shù)包含了通流的整體布置、葉片選型、差脹間隙設(shè)計(jì)、葉頂圍帶和葉根設(shè)計(jì)等功能，已成功應(yīng)用于亞臨界300MW濕冷汽輪機(jī)通流改造及300600MW等級(jí)新開(kāi)發(fā)機(jī)組的設(shè)計(jì)中。 AIBT整體通流設(shè)計(jì)技術(shù)與傳統(tǒng)的通流設(shè)計(jì)技術(shù)相比，具有非常顯著的優(yōu)點(diǎn)：,通流汽封采用鑲片式汽封，降低漏汽損失,從氣動(dòng)力學(xué)角度，提出了變反動(dòng)度的設(shè)計(jì)原則，即每一葉片級(jí)的反動(dòng)度是不相等的，以最佳的氣流特性決定各級(jí)的反動(dòng)度，使各個(gè)全三維葉片級(jí)均處在最佳的氣動(dòng)狀態(tài)，提高整個(gè)缸的通流效率,葉片采用T型葉根，無(wú)軸向漏汽損失,1 小直徑、多級(jí)數(shù)、各級(jí)均有汽封,2 變反動(dòng)度,3 全部采用T

4、型葉根，漏汽損失小,高效的高中低壓通流結(jié)構(gòu),4 高中低葉片級(jí)采用彎扭的馬刀型動(dòng)、靜葉片,5 整體圍帶葉片、全切削加工；強(qiáng)度好、動(dòng)應(yīng)力低、抗高溫蠕變性能好,雙T葉根,單T葉根,靜葉根T型,（總投運(yùn)18臺(tái)，總簽合同30臺(tái)） 亞臨界300MW濕冷機(jī)組采用該技術(shù)改造業(yè)績(jī),亞臨界300MW濕冷汽輪機(jī)改造主要技術(shù)指標(biāo)效果,在亞臨界600MW改造中使用AIBT技術(shù)也將與300MW等級(jí)機(jī)組一樣獲得顯著效果！,3 亞臨界600MW濕冷汽輪機(jī)通流改造方案,改造原則及方針,改造目標(biāo)及改造方案菜單,高中低壓全改方案,高中壓全改、低壓不改方案,其它改造方案,改造原則及方針,改造目標(biāo),汽輪機(jī)通流改造技術(shù)方案菜單,高中低壓

5、全改方案,高壓缸改造范圍及說(shuō)明,中壓缸改造范圍及說(shuō)明,原機(jī)型高壓缸裝配圖,高壓缸改造前,改造后機(jī)型高壓缸裝配圖 高壓靜葉持環(huán)和高壓內(nèi)缸可做成整體內(nèi)缸，加強(qiáng)密封，減少現(xiàn)場(chǎng)裝配工作量,高壓缸改造后,圍帶汽封形式,隔板汽封形式,原機(jī)型中壓缸裝配圖,中壓缸改造前,改造后中壓缸裝配圖,中壓缸改造后,按無(wú)冷卻汽方式核算中壓動(dòng)靜葉強(qiáng)度、確保葉片安全可靠； 無(wú)冷卻蒸汽可有效提高機(jī)組整體經(jīng)濟(jì)性能。,原中壓進(jìn)汽部分冷卻方式,從外部引一路汽經(jīng)進(jìn)汽冷卻管流入導(dǎo)流環(huán)與轉(zhuǎn)子間的夾層 汽源來(lái)自高壓排汽,取消中壓缸冷卻方式,高中壓部分改造小結(jié),1.采用AIBT技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)亞臨界600MW濕冷汽輪機(jī)高中壓通流，全面提升高中壓缸

6、效率；,2.高壓內(nèi)缸、持環(huán)等可做成整體缸，減少漏汽;,3.通流部分采用鑲片式汽封；可在高中壓軸端汽封、采用蜂窩式或接觸式汽封，平衡活塞汽封采用布萊登汽封，減少漏汽。,低壓缸改造方案,低壓缸改造范圍及說(shuō)明,原機(jī)型低壓缸裝配圖,低壓缸改造前,改造后低壓缸裝配圖,低壓缸改造后,改造機(jī)型低壓外缸改動(dòng),割掉原有部分，現(xiàn)場(chǎng)焊接新的部分，排汽型線光滑順暢,低壓外缸局部改造,傾斜抽汽隔腔，有效解決內(nèi)部漏汽及抽汽溫度高問(wèn)題,低壓前四級(jí)動(dòng)靜葉采用AIBT技術(shù)進(jìn)行葉型優(yōu)化，末三級(jí)可個(gè)性化選用905/915/1050mm系列葉片，改造后低壓缸效率可達(dá)90%。 在低壓缸端部可考慮采用新型汽封，以提高密封性能，如采用蜂窩

7、汽封或接觸式汽封等。,低壓缸改造小結(jié),通過(guò)增加葉片級(jí)數(shù)、采用效率更高的彎扭葉片和采用高效汽封等措施可提高通流效率、減少漏汽，進(jìn)而提高機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性，增加機(jī)組銘牌出力，提高機(jī)組效率。如改造后閥門(mén)全開(kāi)工況高壓缸效率可達(dá)到89%以上水平。,通流改造方案小結(jié),預(yù)期投資回報(bào)率,高中壓全改、低壓不改方案,高中壓全改、低壓不改方案針對(duì)低壓缸經(jīng)評(píng)估狀況良好，效率較高的機(jī)組，該方案低壓缸保持不變，高中壓改造措施及改造范圍同高中低壓全改方案中高中壓改造內(nèi)容。,預(yù)期投資回報(bào)率,其它改造方案,用戶可根據(jù)機(jī)組各缸具體評(píng)估情況，合理選擇單項(xiàng)或組合改造。,上海電氣將先進(jìn)的整體通流和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用到亞臨界600MW濕

8、冷汽輪機(jī)改造中，改造后可以提高機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性，增加機(jī)組銘牌出力，提高機(jī)組效率。改造后機(jī)組閥門(mén)全開(kāi)工況高壓缸效率可達(dá)到89%以上水平。,4 通流改造方案總結(jié)及經(jīng)濟(jì)性分析,改造方案效果及經(jīng)濟(jì)性比較,綜上分析，高中低壓全改方案具有改造徹底、改造效果最好、投資回報(bào)時(shí)間短和改造長(zhǎng)期受益高等優(yōu)點(diǎn)。故上海電氣推薦亞臨界600MW濕冷汽輪機(jī)采用高中低壓全改方案進(jìn)行通流改造。,超臨界600MW等級(jí)汽輪機(jī)首臺(tái)機(jī)組于2005年7月在江蘇鎮(zhèn)江發(fā)電有限公司通過(guò)168試運(yùn)行。該類(lèi)型機(jī)組為高中壓合缸的三缸四排汽（或兩缸兩排汽適應(yīng)空冷較高背壓）機(jī)組，自第1臺(tái)投運(yùn)后的3年內(nèi)，投運(yùn)和簽訂的機(jī)組臺(tái)數(shù)達(dá)到近100臺(tái)，該類(lèi)型產(chǎn)品

9、采用了20世紀(jì)90年代后期西屋先進(jìn)的模塊化設(shè)計(jì)理念和通流葉片彎扭技術(shù)。,5 超臨界600MW等級(jí)汽輪機(jī)通流改造概述,汽輪機(jī)基本參數(shù) 汽輪機(jī)型式: 單軸，高中壓合缸，三缸四排汽 銘牌出力: 600MW 主蒸汽參數(shù): 24.2MPa(a),566 再熱蒸汽: 566 轉(zhuǎn)速： 3000r/min 末級(jí)葉片長(zhǎng)度: 905mm/1050mm,汽輪機(jī)通流改造技術(shù)方案菜單,高壓調(diào)節(jié)級(jí)通流能力按鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量及汽輪機(jī)銘牌負(fù)荷等因素綜合考慮確定; 高中壓通流采用先進(jìn)的通流整體優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)（AIBT）優(yōu)化，高壓除調(diào)節(jié)級(jí)外，壓力級(jí)由11級(jí)改為12級(jí)；中壓由8級(jí)改為9級(jí) ； 調(diào)節(jié)級(jí)后的通流跨距盡量保持不變 ，高中

10、壓缸葉片材料升級(jí)。 通流部分隔板和圍帶汽封采用鑲片式汽封替換彈簧退讓式汽封，齒數(shù)更多，密封更好，減少了漏汽損失。,高中壓缸改造方案,高壓缸改造范圍及說(shuō)明,中壓缸改造范圍及說(shuō)明,低壓前四級(jí)動(dòng)靜葉進(jìn)行優(yōu)化，采用AIBT技術(shù)設(shè)計(jì)全新彎扭葉片； 對(duì)于負(fù)荷率較高，運(yùn)行在90%以上負(fù)荷小時(shí)數(shù)較多，平均背壓在5.4kPa以下的電廠末級(jí)葉片可采用1050mm長(zhǎng)葉片系列； 對(duì)于負(fù)荷率偏低，運(yùn)行在90%以下負(fù)荷小時(shí)數(shù)較多，平均背壓在5.4kPa以上的電廠末級(jí)葉片可采用905/915mm長(zhǎng)葉片系列； 低壓采用新型結(jié)構(gòu)，更換內(nèi)缸解決#5、#6抽汽超溫問(wèn)題； 在低壓缸端部可考慮采用新型汽封，以提高密封性能，如采用蜂窩汽

11、封或接觸式汽封等； 低壓缸加密封鍵。,低壓缸改造方案,低壓缸改造范圍及說(shuō)明,上海電氣通過(guò)將先進(jìn)的整體通流和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用到超臨界600MW等級(jí)汽輪機(jī)改造中，改造后可以提高機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性，增加機(jī)組出力，提高機(jī)組效率。,改造方案效果及經(jīng)濟(jì)性比較,汽輪機(jī)型式: 單軸，高中壓合缸，三缸四排汽 銘牌出力: 600 MW 主蒸汽參數(shù): 16.67 MPa(a),538 再熱蒸汽溫度: 538 VWO流量： 2093 t/h 轉(zhuǎn)速： 3000 r/min 末級(jí)葉片長(zhǎng)度: 665 mm 背壓： 15 kPa(a),6 亞臨界600MW空冷汽輪機(jī)通流改造概述,6 亞臨界600MW空冷汽輪機(jī)通流改造概述,

12、亞臨界600MW空冷汽輪機(jī)原機(jī)型總體布置形式,上海電氣通過(guò)將先進(jìn)的整體通流和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用到亞臨界600MW空冷汽輪機(jī)改造中，改造后可以提高機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性，增加機(jī)組出力，提高機(jī)組效率。,7 鍋爐、發(fā)電機(jī)配套改造概述,機(jī)組增容配套改造概述,鍋爐配套改造內(nèi)容,發(fā)電機(jī)配套改造內(nèi)容,鍋爐、發(fā)電機(jī)改造投資及效果,由于是老機(jī)組改造，電廠如有增大銘牌的需求，則需考慮電廠設(shè)備的配套容量問(wèn)題，需明確及確定以下事宜： 1）、明確銘牌工況背壓、補(bǔ)水率等邊界條件； 2）、確定鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量、發(fā)電機(jī)容量能否滿足銘牌增大需求； 3）、確定各加熱器、凝汽器、給水泵等電廠輔助設(shè)備及電廠系統(tǒng)等能否滿足銘牌增大需求。

13、 為了達(dá)到預(yù)期改造效果考慮上述問(wèn)題是必要的。在汽輪機(jī)能力增大而忽略其他條件的前提下，實(shí)際運(yùn)行中以上的條件不能滿足要求時(shí)，會(huì)使汽輪機(jī)在90%負(fù)荷以下運(yùn)行，這樣就會(huì)偏離最佳設(shè)計(jì)工況，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)性下降。,機(jī)組增容配套改造概述,亞臨界600MW濕冷機(jī)組主要技術(shù)參數(shù)對(duì)比,確定改造后機(jī)組銘牌出力，背壓、補(bǔ)水率等邊界條件的選取很關(guān)鍵！,亞臨界鍋爐最大蒸發(fā)量要求為2050t/h時(shí)： 1、需對(duì)整個(gè)鍋爐進(jìn)行熱力計(jì)算，對(duì)受熱面的壁溫進(jìn)行校核； 2、出于經(jīng)濟(jì)性考慮，建議將下一組光管省煤器改造為H型鰭片管省煤器來(lái)增加受熱面積，減少鍋爐排煙損失。,鍋爐配套改造內(nèi)容,亞臨界鍋爐最大蒸發(fā)量要求為2100t/h時(shí)： 1、對(duì)整個(gè)鍋

14、爐進(jìn)行熱力計(jì)算，對(duì)受熱面的壁溫進(jìn)行校核； 2、汽包增加一定數(shù)量的汽水分離器； 3、安全閥的排汽量不足，過(guò)熱系統(tǒng)、再熱系統(tǒng)須各增設(shè)1只安全閥以達(dá)到設(shè)計(jì)排放要求； 出于經(jīng)濟(jì)性考慮，建議增加下述改造措施： 4、增加末級(jí)再熱器受熱面以提高再熱蒸汽出口溫度； 5、將下一組光管省煤器改造為H型鰭片管省煤器來(lái)增加受熱面積，減少鍋爐排煙損失； 6、過(guò)熱蒸汽出口溫度根據(jù)原鍋爐實(shí)際運(yùn)行情況而定，非特殊情況，無(wú)需增加過(guò)熱系統(tǒng)的面積。,超臨界鍋爐最大蒸發(fā)量要求為2100t/h時(shí)： 1、對(duì)整個(gè)鍋爐進(jìn)行熱力計(jì)算，對(duì)受熱面的壁溫進(jìn)行校核； 2、安全閥的排汽量不足，過(guò)熱系統(tǒng)、再熱系統(tǒng)須各增設(shè)1只安全閥以達(dá)到設(shè)計(jì)排放要求； 出于經(jīng)濟(jì)性考慮，建議增加下述改造措施： 3、增加再熱器受熱面以提高再熱蒸汽出口溫度； 4、將下一組光管省煤器改造為H型鰭片管省煤器來(lái)增加受熱面積，減少鍋爐排煙損失； 5、過(guò)熱蒸汽出口溫度根據(jù)原鍋爐實(shí)際運(yùn)行情況而定，非特殊情況，無(wú)需增加過(guò)熱系統(tǒng)的面積。,發(fā)電機(jī)配套改造內(nèi)容,鍋爐、