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上海电气600MW等级亚/超临界汽轮机组通流改造介绍陈学文2013-04-18全面对标西门子，建设世界级工厂，国内领先，国际一流。打造具有国际竞争力的、汽轮机行业的一流企业。战略发展目标亚临界600MW湿冷汽轮机原机型简介整体通流设计技术（AIBT）介绍亚临界600MW湿冷汽轮机通流改造方案312通流改造方案总结及经济性分析超临界600MW等级汽轮机通流改造概述亚临界600MW空冷汽轮机通流改造概述645锅炉、发电机配套改造概述71亚临界600MW湿冷汽轮机原机型简介汽轮机型式单轴，高中压分缸，四缸四排汽600MW16.67MPa(a),538℃538℃2008/2028t/h3000r/min905mm4.9kPa(a)铭牌出力主蒸汽参数再热蒸汽温度VWO流量转速末级叶片长度背压亚临界600MW湿冷汽轮机原机型总体布置形式受当时设计及工艺条件限制，原机组设计效率不高157机组部分设计技术为西屋20世纪70年代的水平通流技术为上汽90年代末水平机组实际运行效率偏低亚临界600MW湿冷部分机组运行热耗约在8000～8100kJ/kW.h国家节能减排政策需要及相关激励政策各发电企业经营压力亚临界600MW湿冷汽轮机通流改造的必要性2整体通流设计技术（AIBT）介绍近年上海电气不断创新发展，开发了先进的整体通流叶片设计技术(AIBT)，该技术包含了通流的整体布置、叶片选型、差胀间隙设计、叶顶围带和叶根设计等功能，已成功应用于亚临界300MW湿冷汽轮机通流改造及300～600MW等级新开发机组的设计中。AIBT整体通流设计技术与传统的通流设计技术相比，具有非常显著的优点：通流汽封采用镶片式汽封，降低漏汽损失从气动力学角度，提出了变反动度的设计原则，即每一叶片级的反动度是不相等的，以最佳的气流特性决定各级的反动度，使各个全三维叶片级均处在最佳的气动状态，提高整个缸的通流效率叶片采用‘T’型叶根，无轴向漏汽损失1小直径、多级数、各级均有汽封2变反动度3全部采用‘T’型叶根，漏汽损失小高效的高中低压通流结构4高中低叶片级采用弯扭的马刀型动、静叶片5整体围带叶片、全切削加工；强度好、动应力低、抗高温蠕变性能好双T叶根单T叶根静叶根T型（总投运18台，总签合同30台）亚临界300MW湿冷机组采用该技术改造业绩序号项目名称原机型改造方案投运日期1外高桥#3、#4机组F156高中低压通流全改2010年12月2011年6月2丰城#3、#4机组H156高中压通流全改、低压不改2010年11月3嵩屿#2机组F156高中压通流全改、低压不改2010年12月4阳逻#1、#2机组H156高中低压通流全改2011年6月2011年11月5沙角A电厂#4、#5机组B156高中低压通流全改2013年2月2012年6月6石横#3、#4机组H156高中低压通流全改2011年12月2012年12月7望亭#11机组F156高中低压通流改造2012年1月8温州#5机组H156高中压通流全改、低压不改2012年6月9秦皇岛#1机组155高中压通流全改、低压不改已签合同10莱城#3机组H156高中低压通流改造2012年12月11长兴电厂#2、#3机组H156高中低压通流改造高中压通流全改、低压不改已签合同2012年11月12彭城电厂#3、#4机组F156高中压通流全改、低压汽封改造2012年11月2013年1月13徐塘电厂#4、#5机组H156高中低压通流改造2012年12月已签合同14嵩屿#1机组H156高中低压通流改造已签合同15宁夏大坝#3、#4机组H156高中低压通流全改已签合同16田家庵#5机F156高中压通流全改、低压不改已签合同17温州#6机组H156高中压通流全改、低压不改已签合同18菏泽#3、#4机组H156高中低压通流全改已签合同19长兴电厂#1、#4机组H156高中低压通流改造已签合同缸效：外高桥电厂高压缸：87.3％中压缸：93.6％石横电厂#3高压缸：87.6%中压缸：93.12%温州#5：高压缸：86.72%中压缸：92.43%长兴#3：高压缸：86.6%中压缸：92.2%出力：外高桥电厂铭牌出力320MW最大连续出力：＃3：331.39MW＃4：332.7MW阳逻电厂铭牌出力328MW煤耗：外高桥电厂改造前：3＃318.2，4＃318.16改造后：3＃304.77，4＃305.24阳逻电厂较改造前热耗降低569kJ/kWh，项目达产后每年节约标煤4万吨亚临界300MW湿冷汽轮机改造主要技术指标效果在亚临界600MW改造中使用AIBT技术也将与300MW等级机组一样获得显著效果！3亚临界600MW湿冷汽轮机通流改造方案改造原则及方针改造目标及改造方案菜单高中低压全改方案高中压全改、低压不改方案其它改造方案将汽轮机发展的最新技术成果充分运用到改造机组中去，消除老机组缺陷，全面有效提高机组的经济性及安全可靠性在对经济性影响较小的情况下，尽可能保留现有设备，应用新技术而只改造最少的部套，降低改造成本根据成本与收益的比价效应，下列条件通常为机组改造的限制要素：基础不动，各轴承座及轴承跨距保持不变高中压外缸及低压外缸不换,各管道接口位置不变汽轮机与发电机连接方式和位置不变机组主、再热门及与外缸保持不变现有进排汽参数基本不变改造原则及方针改造目标•提高经济性全面提高机组高/中/低压缸效率锅炉、发电机、辅机及电厂系统等密切配合，增加铭牌出力•提高运行灵活性汽轮机通流改造技术方案菜单菜单序号改造范围备注说明（1）高中低压通流全改高中低压通流部分的转子（含动叶）、静叶及相关部分全改，同时包括汽封、连通管等其它相关部套。（2）高中压全改、低压不改高中压通流部分的转子（含动叶）、静叶及相关部分全改，低压部分不改。可以单独改进低压部分各汽封。对于汽封部分的改造，主要采用新型汽封，如蜂窝汽封、布莱登汽封等，可以单独实施。高中压缸改造方案1.高压调节级通流能力按锅炉最大连续蒸发量及汽轮机铭牌负荷等因素综合考虑确定；2.调节级后的通流跨距尽量保持不变,高中压通流采用先进的通流整体设计技术（AIBT）优化，高压除调节级外，压力级由11级改为12级；中压由2x9级改为2x10级；3.通流部分隔板和围带汽封采用镶片式汽封替换弹簧退让式汽封，齿数更多，密封更好，漏汽损失减少。高中低压全改方案序号名称说明1高压内缸配合新型叶片改造，同时保持原设计各抽汽口物理位置不变2喷嘴组、调节级优化型线3高压隔板、静叶持环AIBT技术设计的弯扭新叶型4高压转子、高压动叶AIBT技术设计的弯扭新叶型5平衡活塞推力计算核定尺寸，采用布莱登汽封型式6隔板汽封和围带汽封采用镶片式汽封7高压缸端部汽封采用新型汽封，如蜂窝(接触式)汽封等高压缸改造范围及说明序号名称说明1中压内缸配合新型叶片改造，同时保持原设计各抽汽口物理位置不变2中压隔板、静叶持环AIBT技术设计的弯扭新叶型3中压转子、中压动叶AIBT技术设计的弯扭新叶型4隔板汽封和围带汽封采用镶片式汽封5中压缸端部汽封采用新型汽封，如蜂窝(接触式)汽封等中压缸改造范围及说明原机型高压缸装配图高压缸改造前改造后机型高压缸装配图高压静叶持环和高压内缸可做成整体内缸，加强密封，减少现场装配工作量高压缸改造后围带汽封形式隔板汽封形式原机型中压缸装配图中压缸改造前改造后中压缸装配图中压缸改造后按无冷却汽方式核算中压动静叶强度、确保叶片安全可靠；无冷却蒸汽可有效提高机组整体经济性能。原中压进汽部分冷却方式从外部引一路汽经进汽冷却管流入导流环与转子间的夹层汽源来自高压排汽取消中压缸冷却方式高中压部分改造小结1.采用AIBT技术优化设计亚临界600MW湿冷汽轮机高中压通流，全面提升高中压缸效率；2.高压内缸、持环等可做成整体缸，减少漏汽;3.通流部分采用镶片式汽封；可在高中压轴端汽封、采用蜂窝式或接触式汽封，平衡活塞汽封采用布莱登汽封，减少漏汽。1.前四级动静叶进行优化，采用AIBT技术设计全新弯扭叶片；2.以提高电厂全年加权平均经济性为目标，优化选用先进可靠的末级长叶片系列，可采用905/915/1050mm；3.通流部分隔板和围带汽封采用镶片式汽封替换弹簧退让式汽封，齿数更多，密封更好；4.低压采用新型结构，更换内缸解决#5、#6抽汽超温问题；5.外缸基本不动，根据末叶片的选配，可在排汽导流椎处做适当改进。低压缸改造方案低压缸改造范围及说明序号名称说明1低压内缸新型结构2低压静叶持环原设计两个持环合并成一个持环3低压转子及动叶AIBT技术叶型替换原叶型4低压隔板AIBT技术设计的弯扭新叶型5低压缸进、排汽导流环6隔板汽封和围带汽封采用镶片式汽封7低压内缸隔热罩8联轴器螺栓（LPⅠ-中间轴-LPⅡ-发电机）三凸台螺栓改四凸台螺栓原机型低压缸装配图低压缸改造前改造后低压缸装配图低压缸改造后改造机型低压外缸改动割掉原有部分，现场焊接新的部分，排汽型线光滑顺畅低压外缸局部改造倾斜抽汽隔腔，有效解决内部漏汽及抽汽温度高问题低压前四级动静叶采用AIBT技术进行叶型优化，末三级可个性化选用905/915/1050mm系列叶片，改造后低压缸效率可达90%。在低压缸端部可考虑采用新型汽封，以提高密封性能，如采用蜂窝汽封或接触式汽封等。低压缸改造小结通过增加叶片级数、采用效率更高的弯扭叶片和采用高效汽封等措施可提高通流效率、减少漏汽，进而提高机组运行的安全可靠性，增加机组铭牌出力，提高机组效率。如改造后阀门全开工况高压缸效率可达到89%以上水平。通流改造方案小结预期投资回报率计算基准：改造后热耗降低320kJ/kW.h、标煤价格800元/t、年利用小时数5500小时（年发电量33亿kW.h），锅炉效率为92%，管道效率为99%，主变转换效率99%，厂用电6%。方案内容投入/单机热耗（左右）节煤效果回报期相对优缺分析高中低压通流全改10000万元改造后热耗下降320kJ/kW.h发电煤耗节煤：10.9g/kW.h供电煤耗节煤：12.9g/kW.h2.9年1、投资较高，投资回报期短；2、改造效果好，长期收益高。年节煤收益：33亿kW.h×12.9g/kW.h×800元/t≈3405万高中压全改、低压不改方案高中压全改、低压不改方案针对低压缸经评估状况良好，效率较高的机组，该方案低压缸保持不变，高中压改造措施及改造范围同高中低压全改方案中高中压改造内容。预期投资回报率计算基准：改造后热耗降低120kJ/kW.h、标煤价格800元/t、年利用小时数5500小时（年发电量33亿kW.h），锅炉效率为92%，管道效率为99%，主变转换效率99%，厂用电6%。方案内容投入/单机热耗（左右）节煤效果回报期相对优缺分析高中压通流全改、低压不改4000万元改造后热耗下降120kJ/kW.h发电煤耗节煤：4.1g/kW.h供电煤耗节煤：4.8g/kW.h3.2年1、投资较低，投资回报期较长；2、改造效果较好，长期收益低。年节煤收益：33亿kW.h×4.8g/kW.h×800元/t≈1267万其它改造方案菜单序号改造范围备注说明（1）高压通流改造，中压、低压通流不改高压通流部分的转子（含动叶）、静叶及相关部分全改，中低压部分不改。（2）中压通流改造，高压、低压通流不改中压通流部分的转子（含动叶）、静叶及相关部分全改，高低压部分不改。（3）低压通流改造，高压、中压通流不改低压通流部分的转子（含动叶）、静叶及相关部分全改，高中压部分不改。用户可根据机组各缸具体评估情况，合理选择单项或组合改造。上海电气将先进的整体通流和结构设计技术应用到亚临界600MW湿冷汽轮机改造中，改造后可以提高机组运行的安全可靠性，增加机组铭牌出力，提高机组效率。改造后机组阀门全开工况高压缸效率可达到89%以上水平。4通流改造方案总结及经济性分析改造方案效果及经济性比较计算基准：改造后热耗降低320kJ/kW.h、标煤价格800元/t、年利用小时数5500小时（年发电量33亿kW.h），锅炉效率为92%，管道效率为99%，主变转换效率99%，厂用电6%。方案内容投入/单机热耗（左右）节