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托克托发电公司3、4号机组托克托发电公司3、4号机组综合升级改造技术应用介绍内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司2016年08月•一、概况•内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司3、4号机组为国产600MW亚临界湿冷机组。汽轮机为东方汽轮机有限公司生产的N600-16.7/538/538型，临界湿冷机组。汽轮机为东方汽轮机有限公司生产的N600-16.7/538/538型，亚临界，中间再热，冲动式，单轴，双背压，三缸四排汽凝汽式汽轮机；锅炉为北京巴威制造的B&BW－2028/17.5－M型，亚临界，一次再热，单炉膛平衡通风，单炉筒自然循环锅炉。3、4号机组均于2004年投产运行，受限于当时的设计、加工、制造技术，机组供电煤耗远高于发改委要求的供电煤耗。供电煤耗。•汽机存在的问题•1)设计技术与分析技术不够先进；•2)调节级效率低，高压缸效率偏低；•2)调节级效率低，高压缸效率偏低；•3)高、中压进、排汽部分压损偏大，导致高、中压缸效率偏低；•4)动叶采用铆接围带，叶顶漏汽量偏大；•5)隔板变形大；•6）汽封漏汽量偏大，系统损失高，低压缸效率偏差大；•7)高中压内缸结构变形大，机组内漏问题；•8)低压内缸存在变形，抽口温度异常，影响经济性。•8)低压内缸存在变形，抽口温度异常，影响经济性。•锅炉存在的问题••机组电负荷600MW、450MW热效率试验期间，烟气中CO含量很高•机组电负荷600MW、450MW热效率试验期间，烟气中CO含量很高，同时飞灰和大渣的含碳量也很高，使得锅炉气体未完全燃烧热损失和锅炉固体未完全燃烧热损失偏大，最终导致锅炉热效率偏低。•锅炉过热器减温水量比设计值大100t/h左右，再热器减温水量比设计值大18t/h。减温水量增大，必将影响锅炉效率。•2014年9月国家三部委联合下发了《煤电节能减排升级与改造行动计划》，要求到2020年现役燃煤发电机组改造后平均供电煤耗低于310g/kWh，其中现役60万千瓦及以上机组（除空冷机组外）改造后平均供电煤耗低于300g/kWh。为了响应国家节能减排要求，2014年11月27日中国大唐集团与东方电气集团签订了《高效亚临界燃煤机组节能提效改造项目技术合作框架协议》。•3、4号机组改造工期：2015年10月20日托电4号机升级改造工程正式开工，2016年2月1日4号机并网运行，改造工期近100天。3号机组改造于2016年2月19日开工，2016年5月24日正式启动运行，机组运行情况良好。•3、4号机组投资情况：单台机组改造总投资1.85亿元，投资回收年限约8年。二、改造情况说明•2.1汽轮机高中压部分•主、再热蒸汽压力不变，温度均由538℃提高至566℃，其中高中压缸为双层缸，高压内缸全新设计，高压通流部分有1个单列调节级和11个压力级，比原机组增加3级。新设计的高压内缸与喷嘴进汽室为一体结构，取消原独立的喷嘴室部分。•中压内缸采用全新设计，中压共6级，比原机组增加1级。•本次改造更换了高中压外缸、高中压转子及动叶、高压内缸、中压内缸、喷嘴组、高中压隔板、1号轴承、2号轴承、高压主汽门、高调门、中压联合汽门、高中压导汽管以及全部附属部件。保留部分更换部分推力轴承高中压外缸及附件前轴承箱高中压转子（旧主油泵转子）中间轴承箱高、中压内缸、隔板套支持轴承高、中压隔板高、中隔板及端汽封圈高、中压端汽封高、中压主汽管通流改造范围高、中压主汽管高压主汽调节阀中压联合汽阀联轴器螺栓（液压螺栓）高压进、抽汽管中压进汽隔热罩•高、中压部分结构优化主要体现在以下几个方面，一是取消原喷嘴室，进汽腔室与内缸为一体结构；二是调节级喷嘴为滑入式结构，装配在内缸上；三是过桥汽封与内缸为整体结构，汽封圈装配在内缸上，取消BDV阀；四是在中压进汽处增加隔热罩，以减小高压外缸变形，隔热罩带4个中压进汽插管，与外缸装配。图片新型的喷嘴组结构。•为了减小高压外缸变形，特在中压进汽处增加隔热层，隔热罩带中压进汽处增加隔热层，隔热罩带4个中压进汽插管，与外缸装配。高排蒸汽通过管道进入夹层，对外缸进行冷却，最终通过隔热罩上布置的小孔流入中压通流。隔热罩材料为12Cr2Mo1R.料为12Cr2Mo1R.•2.2低压部分•低压部分保持原级数不变，除保留低压外缸和低压转子主轴以外，更换了低压动叶、低压内缸、低压导流环、低压隔板以及全部附属部件；低压通流为对称分流，有2×2×7个压力级，A、B低压缸正反共28级隔板。低压内缸采用了斜置的持环结构，利用了斜置持环对于中分面的压力，在一定程度上达到了自密封作用。低压正反排汽导流环型线进行了优化，减少了排汽损失。•低压部分结构优化主要体现在以下几个方面，一是取消低压进汽室，进汽结构整体焊接到低压内缸上，避免漏汽；二是取消了中分面整体法兰结构，将中分面法兰分散，减小中分面法兰热变形、避面整体法兰结构，将中分面法兰分散，减小中分面法兰热变形、避免漏气。保留部分更换部分低压外缸低压内缸及附件低压转子（旧主轴）低压隔板支持轴承低压导叶中间轴承箱低压叶顶汽封后轴承箱低压端汽封圈通流改造范围后轴承箱低压端汽封圈盘车装置低压导流环低压冷却喷水管低压动叶联轴器组件•2.3汽封结构•高、中压隔板汽封采用DAS汽封，汽封片材料均为铁素体，汽封圈均采用螺旋弹簧。•低压隔板汽封全部采用DAS齿式汽封。•高中压、低压轴封均采用DAS汽封。•高压第2~4级隔板汽封、高中压间第一列汽封圈采用了防旋汽封。•2.4锅炉受热面改造：•锅炉主、再热汽参数温度由原设计的541/541℃提高到571/569℃。经巴威锅炉厂核算，原有受热面结构不需改动，但需将屏过、高过和高再受热面材质进行升级，材质最高等级由T91升级到TP347HFG。更换屏过（含出口集箱）、高过（含出口集箱）、高再（含出口集箱）受热面；更换主汽、再热汽出口延伸段及取样、疏水、支吊架等附件。•2.5主蒸汽、再热热段管道改造：•经过设计院核算主蒸汽管道弯管部位安全性较低需要更换，再热热段广东材质需要升级为P91材质，相应的主蒸汽、再热热段系统的疏水系统部件材质全部需要升级，两台低旁阀材质需要升级。因此，此部分改造范围包括：主蒸汽管道弯管位置及附属疏水系统；再热热段全部管道、部件及附属疏水系统；两台低旁阀及附属疏水系统。•2.6发电机的主体结构不做变动，立足于发电机电路具有一定的设计余量（体现在温升方面），通过提高冷却器容量和定转子相应部位加固措施，提高发电机的通风冷却效果运行可靠性，以牺牲机组现有裕度为代价，直接增容。改造内容：更换全台定子槽楔及槽内紧固部件；更换高效可靠的冷却器。改造后额定出力由600MW增容至620MW。三、过程管理一、精细组织，周密部署，确保改造工作有条不紊以打造集团公司600MW高效亚临界改造示范机组为目标，按照项目管理制，建立以项目经理为核心的管理团队，精心策划机组检修方案，制定项目网络进度计划，严格方案审查，依法依规，按计划完成项目审批、设备采购、工程招标等前期准备工作，确保改造工程顺利开展。成立了以公司总经理为组长，生产副总经理为常务副组长的综合升级改造组织机构，下设16个管理小组，建章立制，明确职责，实行安全管理区域负责，质量管理终身负责的管理规定，为改造工程顺利进行提供组织保障。的管理规定，为改造工程顺利进行提供组织保障。组织具有丰富基建、改造、检修经验的人员作为重点改造工程的技术负责人，并抽调公司检修部30人作为质检人员，全方位、全过程、全系统进行过程管理，不放过任何一个细节，严格按照设计要求安装。施工过程中，点检员和质检组就技术问题随时与监理、制造厂工代、设计人员、施工单位技术负责人进行现场沟通和解决，确保改造工作有条不紊。二、多措并举，创新管理，筑牢改造工程安全防线一是成立了“锅炉受热面改造、汽一是成立了“锅炉受热面改造、汽轮机通流改造、超低排放改造”3个专业工作组，突出“高效、有序”。高效就是每个工作组由组长负责独立开展工作，以提高工作效率；有序就是每周组织3个专业工作组召开一次技术分析会，以解决整体改造工程中存在的安全、质量、进度等方面的问题，保证各项工作有序开展。二、多措并举，创新管理，筑牢改造工程安全防线二是成立高危作业专项工作组，关口前移，风险管控。以“危险起重吊装、高处作业、有限空间作业、临时用电作业”为重点监督对象，24小时轮流现场动态监督检查指导，创新管理方式，有效控制查指导，创新管理方式，有效控制高危作业风险，保证改造工程井然有序。二、多措并举，创新管理，筑牢改造工程安全防线三是各级领导亲力亲为，现场管理，要素控制。大唐国际专家组亲临三是各级领导亲力亲为，现场管理，要素控制。大唐国际专家组亲临现场多次督导，公司主要生产领导每日到改造现场巡查工作，查短板、补漏洞、抓关键要素，检查安全管理、检修质量、工程进度中存在的各种问题，及时协调解决。三、严格工艺，过程管控，确保机组指标达设计值针对锅炉受热面改造，严格焊工准入和射线检验。本次改造锅炉共更换受针对锅炉受热面改造，严格焊工准入和射线检验。本次改造锅炉共更换受热面管屏181组，大小集箱69个，进出重量1800吨，焊口5000多道。在坡口组对、材质鉴定、焊接热处理等过程环节，均设专人检查并签字确认，各级领导不定期现场抽查、评比，督促提高焊接工艺，受热面焊口一次合格率达99.18%。三、严格工艺，过程管控，确保机组指标达设计值对影响机组关键能耗的工序节点严格把关，不达标决不让步放行。检修过对影响机组关键能耗的工序节点严格把关，不达标决不让步放行。检修过程中，点检、监理、质检、制造厂、施工单位五方严把检修工艺，在相控阵超声检测中发现了高中压部分隔板存在焊接缺陷，中压缸进汽隔热罩冷却蒸汽疏水管设计错误，中压第一级叶轮轮毂平衡块设计偏大，易引起动静摩擦等问题。三、严格工艺，过程管控，确保机组指标达设计值在调整汽轮机通流间隙时，我们采取按在调整汽轮机通流间隙时，我们采取按照设计下限调整的原则，在保证机组安全的前提下，最大限度的减小汽封间隙，减少级间漏流。施工过程中，高中压缸共进行了4次全实缸汽封间隙调整工作，不放过一圈汽封齿，反复对照胶布接触情况进行分析，对汽封块背弧进行调整，对汽封齿进行修刮，汽封块背弧进行调整，对汽封齿进行修刮，最终达到设计下限要求，保障机组能耗水平达设计值。四、改造成效3、4号机组综合升级改造结束后，托电公司委托华北电力科学研究院进行了机组性能验收试验工作，验收结果如下：•（一）4号机组100%THA工况修正后热耗为：7749.16kJ/kW.h，比保证值7780kJ/kW.h小30.84kJ/kW.h，达到合同要求。锅炉热效率为93.32%,比保证值93.09%高0.23个百分点，达到合同要求。•（二）改造后高压缸效率为88.3%（设计保证值88%），中压缸效率为92.52%（设计保证值92.5%），低压缸效率为89.7%（设计保证值89.692.52%（设计保证值92.5%），低压缸效率为89.7%（设计保证值89.6％），三缸效率全部优于设计值；•五、改造成效•（三）各监视段温度与修前对比下降明显，以4号机为例，一段抽汽温度下降6.4℃，高排温度下降14℃，三段抽汽温度下降22℃，四段抽汽温度下降11.8℃，五段抽汽温度下降20.9℃，六段抽汽温度下降22.6℃，回热系统参数均达设计值，汽轮机各瓦振动都达到优秀水平；•（四）锅炉过热减温水下降约100t/h，再热减温水量降至0t/h，锅炉热效率达到93.32%（设计保证值93.09%），高于设计值0.23个百分点；•（五）整个改造过程中，水压试验、发电机风压试验、汽轮机冲转、带负荷各重要节点均一次成功。•五、改造成效•（五）整个改造过程中，水压试验、发电机风压试验、汽轮机冲转、带负荷各重要节点均一次成功。•（六）本次改造机组进行了出力的增容（THA工况为620MW）,本次验收对机组增容后能力工况进行了测试，机组性能如下：•根据THA工况数据，试验期间机组负荷622.37MW，背压为5.81kPa，经过参数修正后负荷为626.72MW。试验热耗为7813.47kJ/kW.h，经