中利发电机组增容降耗方案.docx
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中利发电机组增容降耗方案
临涣中利发电有限公司
资本性投资项目初步方案
#1、2机组增容降耗改造项目
专业：
汽机、锅炉、电气
编写：
初审：
审核：
批准：
2011年8月22日
一、立项原因：
1、为了响应国家产业政策：
符合赋予我公司节能、环保型综合利用电厂的使命，体现“安全可靠，经济适用，符合国情”的设计原则，提倡节约为本的理念，实现企业的可持续发展，需要对两台机组进行增容改造。
虽然省经贸委不主张对机组出力进行增容，同时也不予以备案，但为了企业自主提效、提高经济性，对机组进行增容、降耗改造是必要的。
2、本次增容改造的最终目的是：
全厂发电标煤耗降低超过10g/kW.h，两台汽轮机的净热耗低于7950kJ/kW.h（2010年2月25日现场试验得出#1汽轮机的修正净热耗为8463.52kJ/kW.h、2010年2月25日现场试验得出#2汽轮机的修正净热耗为8231.61kJ/kW.h）。
3、收资情况：
（1）安庆电厂：
该公司的节能降耗、机组增容改造于2007年完成，主要选择性地进行了汽轮机汽封间隙调整、发电机轴颈耐磨性镀膜、永磁机定子更换、发电机槽楔紧固处理及端部绝缘加强、发电机密封瓦更换、凝结水泵变频改造、微油点火系统改造、部分气动调节门定位器改造、循环水系统加装二次滤网、胶球清洗系统改造等项目，董事会批准预算费用400万元，实际发生了516.7万元，改造后达到单机增容20MW的目的，另供电煤耗下降了约7g/kW.h，0.52年可收回成本，该公司本次改造主要是对主要辅机和系统进行全面整改，没有针对主机进行大的改造。
（2）九华电厂：
该公司的节能改造于2011年4月完成，主要工作有：
高中压缸汽封改为布莱登汽封、低压缸汽封应用蜂窝汽封、高压内缸隔板套12级隔板汽封进行了更换调整、加固了发电机槽楔、更换了氢气冷却器等，单台机组共花费480万元，其中设备费用400万元（汽轮机300万元、发电机100万元）、技术服务费80万元（厂家人员全程跟踪指导），改造后单机增容了20MW，汽轮机组的净热耗由8026kJ/kW.h下降到7963kJ/kW.h。
二、项目方案：
（一）、汽轮机：
1、概述
（1）我公司2×300MW机组的原型机组是根据中国机械对外经济技术合作总公司（CMIC），中国电工设备总公司（CNEEC）和美国西屋电气公司于1980年9月9日在北京签署的《大型汽轮机发电机组制造技术转让合同》引进技术制造的，在考核机组的基础上对通流部分作了第二次优化设计的新型机组，哈汽的编号为73B型，是亚临界，一次中间再热，单轴，两缸两排汽反动式汽轮机。
机组在经过两次通流优化和一次完善化改进后，性能与经济性与原形机组相比有了较大程度的提高，各项指标均达到国内领先的水平。
但是，从目前我公司已投运的机组看，仍存在热耗与设计值7854.8kJ/kW.h偏差较大；5、6抽温度偏高等问题（运行中，5抽比设计高出20℃多，6抽高出40℃多）。
在长期运行中，严重影响机组的经济性。
根据哈汽多年来对300MW运行状况的调研和分析，并结合引进的当代国际先进的汽轮机设计理念和先进设计手段。
我们认为内漏、系统漏汽是导致上述现象的主要原因。
从对已投运的机组完善改进的效果看，该类型机组仍有完善改进的余地。
2、建议汽轮机改造项目及新技术
图1
图2
（1）低压#1内缸用原件，在中分面处增加密封键，螺栓加粗。
低压缸加装密封键：
低压缸5、6抽汽温度偏高的现象是由低压1#内缸水平中分面变形所引起的可能性很大，由于1#内缸水平中分面张口，导致低压进汽直接漏入5、6段夹层，使5、6抽汽温升高。
治理主要措施如下：
（1.1）低压1#内缸水平中分处适当位置（无螺栓的位置）增加密封键，在中分面的位置见图3,剖视图见A-A。
（1.2）在低压1#内缸蒸汽入口处，进汽导管与承接管之间的连接螺栓改为热紧螺栓，并且螺栓加粗，由M56扩为M64,剖视图见B-B。
图3
图4图5
（2）低压电、调端隔板套用原件，在中分面处增加密封键。
（2.1）低压电、调端隔板套螺栓改为热紧形式，隔板套适当位置增加密封键，见下图6、7。
图6图7
（3）低压2#内缸补充加工。
（4）高压喷嘴及调节级动叶采用新形式。
该项目内容实施的工期较长、费用较高，最终能否进行改造要根据和主机厂商谈的结果、以及现场拆开后喷嘴的变形和磨损情况而定。
（4.1）调节级喷嘴在喷嘴面积不变的情况下增加气道数，汽道数由原来的48道增加到126道，进汽量和压力分布均匀。
（4.2）调节级动叶围带由铆接型改造为自带冠型，防止了围带在铆接过程中出现裂纹，安装简单方便。
图8
（5）高、中压进汽插管采用新型碟片式。
A、高压进汽插管改造，此项有一定降耗效果，如费用不高，建议实施。
改进前为钟罩结构，其原理是通过两种材料的线胀系数不同，在机组运行时形成密封带来保证新蒸汽不泄露；碟片的密封结构是通过逐级别减压而达到零泄漏。
图9
B、中压进汽插管改造，此项有一定降耗效果，如费用不高，建议实施。
将原进汽结构中的进汽插管密封形式由活塞环式结构改为叠片式结构。
内环的装配在自由状态时与进汽插管相配，保持2～3mm开口尺寸；外环与内环间留有径向间隙，工作时依靠压差产生的径向力和轴向力，使内环与接管和外环槽端面贴紧，以减少原结构的蒸汽泄漏。
图10
（6）采用特殊的汽封形式。
新型汽封的使用如下表：
序号
改造项目
数量（道）
汽封型式
1
高中压外缸（调端）内汽封
1
新型汽封
2
高中压外缸（电端）内汽封
1
新型汽封
3
高压进汽侧平衡环汽封
5
新型汽封
4
高压排汽侧平衡环汽封
3
新型汽封
5
中压进汽侧平衡环汽封
1
新型汽封
6
中压#1隔板套正向#2隔板汽封
1
新型汽封
7
中压#1隔板套正向#3隔板汽封
1
新型汽封
8
中压#1隔板套正向#4隔板汽封
1
新型汽封
9
中压#1隔板套正向#5隔板汽封
1
新型汽封
10
中压#2隔板套正向#6隔板汽封
1
新型汽封
11
中压#2隔板套正向#7隔板汽封
1
新型汽封
12
中压#2隔板套正向#8隔板汽封
1
新型汽封
13
中压#2隔板套正向#9隔板汽封
1
新型汽封
14
低压缸外汽封（调）端轴汽封
3
新型汽封
15
低压缸外汽封（电）端轴汽封
3
新型汽封
16
低压隔板汽封
8
新型汽封
17
低压正、反向次末级（#6）隔板汽封
2
新型汽封
18
低压正、反向末级（#7）隔板汽封
2
新型汽封
（7）在大修时，对汽封间隙进行调整，取设计下限。
该项改造在施工时可作为修复项目的非标项目，委托检修单位实施，根据主机厂的数据现场进行适当调整。
（8）汽轮机、发电机轴颈现场修补。
此项为修复项目，建议单独立项，可以采用喷涂（电火花沉积/堆焊技术）工艺，将轴颈恢复到原来大小。
（9）疏水系统进行优化、内漏阀门更换。
（二）发电机
发电机型号为QFSN-300-2，额定输出功率为300MW。
为提高机组整体效率，达到节能目的，同时发电机设计时容量存在一定余量，具备增容基本条件，因此发电机可进行增容改造。
1、发电机增容改造后的技术指标
1.1发电机的额定输出功率：
320MW
1.2发电机的最大输出功率：
330MW
1.3发电机的额定功率因数：
0.85
1.4发电机在输出320MW时可长期进相0.95运行
1.5发电机的效率98.9%。
2、建议改造项目：
2.1氢气冷却器
现在的氢气冷却器参数为：
氢气冷却器数目4只（2组）、氢气冷却器进水温度33℃、氢气冷却器出水温度40℃、氢气冷却器水（介质）流量200t/h、介质流速16.5m3/s、换热容量1210kW，发电机容量增加后，由冷却器带走的损耗相应增加，原机所配的氢气冷却器换热容量已不能满足要求，需更换为高效氢气冷却器。
2.2定子气隙隔板需要检查损伤情况必要时进行更换
机组一个大修期为4-5年，由于机组长时间运行气隙隔板材质易老化。
发电机增容后，转子绕组的温升将有所上升更易导致风区隔板老化，为保证机组的安全运行，更换在定子铁芯内圆的每个冷、热风区之间的径向气隙隔板是一个非常有效的措施。
（原定子铁芯两端的气隙隔板也应同时更换）。
2.3检验发电机定子槽楔紧度，若达不到要求需进行槽楔紧固
为保证定子线棒在槽内有良好的固定，需在每一个大修期重新紧固定子槽楔，更换全台波纹板部分半导体垫条。
2.4集电环的检查或处理
增容后，由于励磁电流的增加，集电环上的电气损耗将随之增加，从而引起集电环温度的升高（目前我厂发电机转子滑环在运行中温度较高），为了保证安全可靠运行，需对原集电环磨损部位进行检查。
若要集电环表面达不到标准要求需进行处理。
2.5定子铁芯进行铁损试验，检测发电机铁芯的紧度。
2.6由于发电机增容后，发电机端部电磁力增大，因此发电机端部需进行必要的检查及加固，更换定子端部压板下垫片（为避免增容改造后端部振动超标，发生摩擦现象，将发电机汽、励两侧端部压板下丁氰橡胶垫全部更换为氟橡胶垫，加大橡胶吸收振动的能力，降低端部震动）。
2.7技术资料的提供
设备名称
数量
技术要求
供货时间
供货地点
320MW发电机名牌
1块
按照发电机出厂名牌要求制作。
320MW发电机发电机技术数据及性能计算报告、出力曲线、图纸等相关资料
4套
电子版本1套
正式签字版本资料、报告及同类型容量机组的试验报告。
（三）锅炉
锅炉设计BMCR工况过热蒸汽蒸汽流量1025t/h，与300MW等级汽轮发电机组相匹配。
现将机组增容改造，改造后汽机额定出力320MW。
配合机组增容改造，对锅炉蒸发受热面、辅机进行相应改造。
1、增加水冷屏及下降管
原锅炉在炉内蒸发受热面上加装多阶防磨粱来减少磨损。
多阶防磨粱的增加造成炉内颗粒团聚时间平均覆盖率降低，影响炉内传热减少5%左右，主蒸汽流量减少20t/h左右。
配合机组增容锅炉需加装炉内蒸发受热面。
机组增容至320WM，锅炉蒸发量需在原有的基础上增加约30t/h，经锅炉厂初步计算加装两组水冷屏，可满足锅炉蒸发量增加30t/h。
锅炉在原设计中有两组水冷屏安装位置预留，可增加安装。
为配合水冷屏增加，加装两组下降管。
2、流化风机增容
机组增容流化风风量增加，原锅炉流化风量在运行中裕量较小，机组在BECR300MW负荷时流化风无裕量，主要是设计流化风机电机额定功率偏小，为配合机组增容需在原有基础上增加电机额定功率。
机组增容至320WM，流化风机电机增容改造至1000KW，可满足运行。
3、锅炉增容改造费用
⑴加装两组水冷屏及两组下降管，单台炉材料费用约为50万元。
⑵流化风机电机增容改造费用：
单台炉改造费用约40万元。
三、项目预算
根据收资情况和制造厂情况，增容改造工作中包括汽机、电气、锅炉等设备价格、加工费用、安装费用估算单台机组为900万。
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