利电超临界汽轮机升级改造技术方案介绍

利电超临界汽轮机升级改造技术方案介绍上海电气电站集团上海汽轮机厂2提纲一、节能政策与背景二、改造技术路线三、改造采用的先进技术及方案四、改造效果通过通流改造实现：1、提高机组效率（改造后供电煤耗低于310/300克/千瓦时）以满足国家最新的环保与煤电热耗要求；2、增大出力（增容情况视具体条件而定）。《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014-2020年）》行动计划明确要求，到2020年：1、现役燃煤发电机组改造后平均供电煤耗低于310克/千瓦时；2、现役600MW及以上机组（空冷除外）改造后平均供电煤耗低于300克/千瓦时。3、重点对300MW和600MW等级亚临界、超临界机组实施节能改造。节能政策与背景4利电#5～8为上海汽轮机厂制造的N600-24.2/538/566型超临界汽轮机，分别于2006～2008年投产。原机型是本世纪初上海汽轮机厂与西门子-西屋公司联合设计的产品。该产品采用了90年代后期西门子-西屋模块化设计理念和通流设计技术。随着近二十年来汽轮机通流技术的快速发展，上海汽轮机厂在引进吸收国外先进汽轮机技术的基础上不断自主创新开发出了新一代的具有自主知识产权的先进的通流整体叶片设计技术——AIBT技术及汽轮机整体结构设计技术。本项目就是采用最先进的AIBT技术进行通流改造以提高机组的安全性和经济性。节能政策与背景提纲一、节能政策与背景二、改造技术路线三、改造采用的先进技术及方案四、改造效果提高蒸汽初参数降低蒸汽终参数热力循环系统优化TS提高初温、初压提高初压力提高初温度降低排汽压力提高机组效率主要手段改造技术路线汽轮机添加标题常规通流改造主汽、再热汽温提升改造降低背压7改造内容效果评估常规通流改造↓8~15g/kWh（以大修前煤耗水平为基准，各电厂可能不同）主汽温度提高温度每↑10℃，煤耗↓0.7g/kWh冷端优化背压每↓1kPa，煤耗↓1.6~2.5g/kWh改造后预期热耗7611kJ/kW.h（#6、#8）/7556kJ/kW.h（#5、#7）改造技术路线利电#5～8机原型号为N600-24.2/538/566，主汽温度与同类超临界机组相比有较大提温空间，结合汽机改造，进行相应的锅炉提温和蒸发量增大改造，可使整个机组的提效增容改造效果更加显著，经济效益得到进一步提升。8改造的主要原则？汽轮机外缸尽量不动汽轮机基础不动内缸的装配和定位方式不变汽轮机轴承不动转子跨度不变与发电机连接方式和位置不变整体内缸改造范围-我们改什么？高、中、低压缸通流部分动静叶片高、中、低转子及附件高、中压内缸及组件低压内缸及组件其他改造前机组运行存在的问题改造前改造后汽轮机总体改造的原则与范围改造技术路线9提纲一、节能政策与背景二、改造技术路线三、改造采用的先进技术及方案四、改造效果高中压合缸模块低压缸模块本体部分改造技术1通流部分改造技术32其他汽轮机改造技术33改造采用的先进技术改造后机组高中压剖面图本体部分-高中压缸模块1改造前机组高中压剖面图高中压整体内缸（含蒸汽室）高压静叶持环高压内缸中压内缸中压1#、2#持环中压静叶持环高压蒸汽室问题：高中压内缸内部组件多，存在配合面漏气问题？解决方案：将高温部件进行整合形成整体式的高中压内缸。改造效果：1、消除了内漏；2、现场安装检修更为便捷；改造采用的先进技术本体部分-高中压整体内缸1我公司在各类型机组领域，拥有长期的大型整体内缸的设计制造经验。在改造机组的应用中，根据机型特点，合理整合部套，确保解决问题的同时，保证用户的周期。超超临界中压缸超超临界高压缸高中压合缸整体内缸改造采用的先进技术相比于螺栓连接式喷嘴结构，滑入式喷嘴跨距小，结构紧凑，中分面漏气问题有效解决，有效降低了调节级进汽压损。改造前，调节级均采用螺栓定位式喷嘴结构，喷嘴跨距大，中分面存在漏气现象，改造时，调节级采用滑入式喷嘴结构。改造后的滑入式喷嘴结构本体部分-滑入式喷嘴结构12改造前的螺栓定位式喷嘴结构改造采用的先进技术14本体部分-高中压缸模块开发平台1高中压整体内缸强度、刚度、密封考核计算持环、汽封体强度和密封性考核计算蒸汽室进汽型线、排汽涡壳排汽型线流场计算优化差胀计算、径向间隙计算轴系振动强度考核计算先进的开发平台汽轮机更具高效性和安全性！有限元（Abaqus）应用1CFD应用2差胀、轴系计算3改造采用的先进技术（1）三段渐缩的进汽流道：通过CFD计算分析，紊流度明显减小，速度分布更加均匀，气动性能明显改进，无叶通流区域的流道设计更加合理，蒸汽流动损失减少。（2）斜置的抽汽腔室：利用汽缸自身的热胀达到运行状态自密封，明显改善或者消除5、6抽回热抽汽温度偏高的问题。本体部分-斜撑式自密封低压缸模块1三段渐缩结构斜置的低压内缸抽汽腔室改造采用的先进技术16改造后低压部分剖面图#5、#7机低压2×9级#6、#8机低压2×8级改造采用的先进技术本体部分-新型整体斜撑式低压内缸1CAECADCAM产品数据库叶片加工数据叶片装配信息原材料采购信息报告文档基础数据库叶型叶根材料标准件AIBT技术：集成了热力性能计算与通流部分自动优化设计，根据用户提出的边界条件全自动的完成通流优化设计：自动完成通流部分热力、气动及强度计算；自动生成三维叶片和二维工程图；自动形成CAM数据；自动形成管理文件。1、通流效率显著提高；2、机组设计周期显著缩短。通流部分-整体通流设计技术（AIBT）2改造采用的先进技术5、整体围带叶片全切削加工，强度好、振动应力低、抗高温蠕变性能好6、镶片式迷宫汽封有效降低通流部分的漏气损失4、T型（单、双）叶根有效降低叶根轴向漏汽量3、弯扭马刀型动、静叶直叶片扭叶片3D弯扭叶片1、小直径、多级数各级均有汽封，减少漏气损失2、变反动度变反动度使得叶片级均处在最佳的气动状态，大大提高缸的整体通流效率AIBT技术的先进性保证了机组的高效性和安全性通流部分-整体通流设计技术（AIBT）2改造采用的先进技术19高度（mm）90591510506657408209101050型式LSWBFSBILBILBILBILBILBILB适用冷却方式湿冷湿冷湿冷空冷空冷空冷空冷空冷针对机组容量、年负荷率、背压、供热等运行边界，优化选用合理的低压末叶片。低压流场分析通流部分-低压末级长叶片优化选型2改造采用的先进技术20其他改造技术-新型汽轮机汽封技术3端部汽封端部也可采用蜂窝汽封镶片式汽封布莱登汽封常规梳齿式汽封隔板及径向汽封平衡活塞侧齿汽封改造采用的先进技术21为保证全新设计的改造件与老机组非改造件之间的准确匹配，上海电气拥有专业化的测绘团队，采用最新的三维扫描技术对汽轮机外缸、基础等非改造件的三维尺寸数据进行现场测绘和扫描，进而用于内缸、叶片等改造件的设计与改进。扫描测绘图像导入三维软件逆向建模三维激光扫描仪现场测绘测绘队伍+测量仪器（三维激光扫描仪）=改造件与非改造件匹配利用三维扫描技术，我厂已完成20余台改造机组的现场扫描测绘。其他改造技术-先进的测绘技术3改造采用的先进技术22高中压缸改造方案1.高压调节级通流能力按改造后锅炉最大连续蒸发量设计;2.高中压通流采用先进的通流整体优化设计技术（AIBT），适当增加高中压通流级数；3.采用高中压整体内缸技术,滑入式喷嘴；4.调节级后的通流跨距尽量保持不变，高中压缸叶片材料升级；中压前几级采用了高温性能更佳的Ni基材料；5.高中压转子材料采用高温性能更优的超超临界用材料X12CrMoWVNbN10；6.通流部分采用镶嵌式隔板和围带汽封替换弹簧退让式汽封，齿数更多，密封更好，减少了漏汽损失。利电超临界机组改造方案低压缸改造方案1.低压前几级通流动静叶采用AIBT技术全新设计；2.末三级叶片采用长叶片系列，根据电厂实际运行负荷可核算；3.低压缸采用新型斜撑结构，更换内缸解决抽汽超温问题；利电超临界机组改造方案利电超临界机组改造前后主要技术数据对比改造前改造后主蒸汽压力MPa(a)24.224.2主蒸汽温度℃538566再热温度℃566566VWO流量t/h19532000铭牌功率MW600650设计背压kPa4.94.6高压缸级数I+11I+13中压缸级数89低压缸级数2*2*72*2*8(#5、#7）2*2*9（#6、#8）末级叶片mm10501050(#5、#7）915（#6、#8）利电超临界机组改造方案汽机改造部件范围高中压部分低压部分说明改造范围高中压转子及叶片低压转子及叶片整锻无中心孔高中压内缸低压内缸结构优化中压持环低压持环结构优化高中压静叶低压静叶AIBT技术平衡活塞汽封排汽导流环结构优化利电超临界机组原配主汽阀门就已按566℃考核设计，此次主汽提温无需更换。利电超临界机组改造方案26提纲一、节能政策与背景二、改造技术路线三、改造采用的先进技术及方案四、改造效果2016年4月西安热工院测试汽轮机通流改造效果——#5机改造效果热耗试验结果：出力试验结果：热耗试验结果：出力试验结果：2017年1月西安热工院测试汽轮机通流改造效果——#6机改造效果热耗试验结果在THA工况下修正后的热耗率平均值为7545.2kJ/kWh，较保证值7556.0kJ/kWh低10.8kJ/kWh，达到了保证值；相对改造前（7933.1kJ/kWh）降低了387.9kJ/kWh；机组厂用率平均值为4.37%，试验供电煤耗率平均值为290.2g/kWh，修正后的供电煤耗率平均值为288.5g/kWh，较改造前降低了15.4g/kWh。在75%THA工况下修正后的热耗率平均值为7677.0kJ/kWh，较保证值7729.6kJ/kWh低52.6kJ/kWh，达到了保证值；出力试验结果铭牌出力工况（TRL）下试验电功率为652.01MW，经全部修正后的出力为656.95MW，达到设计出力650.00MW。汽轮机通流改造效果——#7机2017年2月西安热工院测试改造效果改造效果四台超临界机组运行小建议#5、#7机末级叶片1050mm，在低压大排汽容积流量区间运行时经济性优于#6、#8机；#6、#8机末级叶片915mm，在低压排汽容积流量较小些的区间运行时经济性优于#5、#7机。因此建议：电厂在此四台机的检修调停及日常的负荷分配方面可进行优化，尽量安排#5、#7机在冬季低背压并高负荷区段运行；#6、#8机在夏季高背压或负荷率偏低区段运行；上海汽轮机厂600MW级机组通流改造业绩2013年5月以来，上海汽轮机厂已与约20家电厂签订了近50台600MW超临界/亚临界机组综合升级改造合同，与电厂携手为机组节能运行作出了不懈努力！序号电厂名称机组编号改造台数改前容量（MW）改后容量（MW）改造效果项目进度1乐清电厂#1、#22600660性能提升已投运2嘉兴电厂#5、#62600660性能提升已投运3利港电厂#5、#6、#7、#84600650性能提升已投运4田集电厂#1、#22600660性能提升已投运5太仓电厂#7、#82600630性能提升已投运6宁海电厂#1、#2、#3、#44600630性能提升已投运7台山电厂#5、#6、#7、#84600630性能提升已投运8定州电厂#1、#22600620性能提升已投运9岱海电厂一期、二期4600630性能提升生产制造10发耳发电厂#31600630性能提升已投运11镇江电厂#1、#22600630性能提升已投运12沙洲电厂#1、#22600630性能提升已投运…………………………………………………………………………………………改造效果上汽一直致力于将最新最优的方案用于机组的提效降耗，利电超临界机组改造方案中集聚了上汽近年来在汽轮机领域的最新开发成果，新材料、新技术、新工艺的采用使改造机组的经济性、可靠性得到全面提升。上汽将一如既往竭诚为用户周到服务，与利电携手为改造后机组的经济高效安全运行做好保驾护航，输送更加洁净的电能造福电厂和社会。总结谢谢!