董鳳亮

摘 要：隨著我國(guó)電力建設(shè)的飛速發(fā)展和環(huán)保問(wèn)題日益突出的矛盾不斷加劇，PM2.5等嚴(yán)重制約了火力發(fā)電機(jī)組的發(fā)展，對(duì)于供熱機(jī)組，如何利用有限的裝機(jī)容量，在冬季等用熱高峰期實(shí)現(xiàn)最大供熱，以擺脫“以電定熱”的尷尬，是本文研究的主要方向，本文將對(duì)現(xiàn)有機(jī)組的背壓改造方法進(jìn)行討論分析。

關(guān)鍵詞：三缸三排汽 背壓改造 難點(diǎn)分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TM72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）11（a）-0093-02

近期，國(guó)家各類(lèi)能源發(fā)展勢(shì)頭迅猛，以水電、核電、風(fēng)電、光伏為主力的新能源機(jī)組，以燃?xì)鉃榇淼恼{(diào)峰供熱機(jī)組及LNG分布式多聯(lián)供等智慧能源也迎來(lái)一個(gè)發(fā)展期，還有占全國(guó)裝機(jī)容量50%以上的火力發(fā)電機(jī)組。目前國(guó)內(nèi)電力市場(chǎng)面臨的主要矛盾是各類(lèi)裝機(jī)容量過(guò)大和因經(jīng)濟(jì)增速放緩導(dǎo)致的用電量的急劇下降，那么節(jié)能減排和環(huán)保改造將是今后很長(zhǎng)一段時(shí)間火力發(fā)電機(jī)組生存、發(fā)展的必由之路。本文將就華電富拉爾基發(fā)電廠6臺(tái)200MW供熱機(jī)組的背壓改造進(jìn)行深度剖析，分析論證供熱機(jī)組在節(jié)能減排方面的背壓改造的難點(diǎn)及方法，并提出可行性的措施及辦法。

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

華電能源股份有限公司富拉爾基發(fā)電廠位于富拉爾基區(qū)新電街1號(hào)，距富拉爾基城區(qū)中心8.5km，總裝機(jī)容量1200MW，分為二期建設(shè)，一期3臺(tái)200MW機(jī)組，二期擴(kuò)建3臺(tái)200MW機(jī)組，共6臺(tái)200MW凝汽式機(jī)組。汽輪機(jī)均為哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司20世紀(jì)80年代產(chǎn)品，汽輪機(jī)為沖動(dòng)式三缸三排汽凝汽式汽輪機(jī)，分別于1982、1983、1984、1987、1988、1989年投產(chǎn)發(fā)電。

經(jīng)華電能源有限公司總部及齊齊哈爾市富拉爾基區(qū)政府批準(zhǔn)，富發(fā)電廠已在2016年完成對(duì)廠內(nèi)#4、#5、#6機(jī)組的供熱改造（其中#4機(jī)組光軸抽汽改造，#5、#6機(jī)組打孔抽汽改造）。該項(xiàng)目投產(chǎn)后富發(fā)電廠將與富熱電廠組成雙熱源聯(lián)合對(duì)富拉爾基區(qū)供熱，富發(fā)電廠承擔(dān)富拉爾基區(qū)供熱面積約200萬(wàn)m2，并為富熱電廠提供400萬(wàn)m2熱負(fù)荷的備用熱源。此項(xiàng)目名為華電能源股份公司富拉爾基發(fā)電廠供熱改造工程（以下簡(jiǎn)稱(chēng)富拉爾基區(qū)供熱工程）。

2 背壓改造的必要性

隨著我國(guó)環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)峻，發(fā)電裝機(jī)結(jié)構(gòu)調(diào)整，特別是《全面實(shí)施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》要求，“到2020年，現(xiàn)役燃煤發(fā)電機(jī)組改造后平均供電煤耗低于310g/kWh”。富發(fā)電廠要想求生存求發(fā)展必須進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)改造。

富拉爾基發(fā)電廠機(jī)組改造成高背壓供熱后，中壓排汽全部用于供熱，增大了供熱供汽量，減少了機(jī)組冷源損失，提高了機(jī)組循環(huán)熱效率。不僅能增加直供熱力的市場(chǎng)銷(xiāo)售收入，還可提高供熱單機(jī)的利用小時(shí)數(shù)，同時(shí)降低單機(jī)發(fā)電煤耗和生產(chǎn)成本，提高電廠的運(yùn)行指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)效益。節(jié)能減排是落實(shí)我國(guó)資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)基本國(guó)策的重要途徑，是落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀的重要標(biāo)志。為了有效地節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境、緩解電力緊張，中央和地方將均采取一系列政策，積極鼓勵(lì)和支持發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)，集中供熱。本項(xiàng)目屬于熱電聯(lián)產(chǎn)供熱，是國(guó)家提倡的，符合國(guó)家節(jié)能減排環(huán)保政策的需要。

3 背壓改造技術(shù)方案論證

富拉爾基發(fā)電廠汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的N200-12.75/535/535型超高壓一次中間再熱、三缸三排汽、凝汽式汽輪機(jī)。

3.1 汽輪機(jī)改造原則

汽輪機(jī)供熱改造遵循以下原則：

（1）汽輪機(jī)組現(xiàn)有的高、中通流不變。

（2）汽輪機(jī)進(jìn)汽參數(shù)不變。

（3）汽輪機(jī)高、中、低壓缸安裝尺寸及對(duì)外接口尺寸不變。

（4）汽輪機(jī)中壓主汽門(mén)、調(diào)門(mén)不動(dòng)，前、中、后軸承座與基礎(chǔ)接口不變，轉(zhuǎn)子與發(fā)電機(jī)及主油泵的聯(lián)接方式不變，與盤(pán)車(chē)裝置連接方式及位置不變。

（5）汽輪機(jī)軸封系統(tǒng)，主汽系統(tǒng)、再熱系統(tǒng)、額定轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)方向不變[1]。

3.2 汽輪機(jī)改造方案分析

汽輪發(fā)電機(jī)組在供熱期采用高背壓供熱改造方案，將#1低壓缸進(jìn)汽采用密封堵板進(jìn)行封堵，#2、#3低壓缸不進(jìn)汽，#1、#2、#3低壓缸全部解列（中壓缸排汽全部去熱網(wǎng)加熱器）方式，對(duì)原機(jī)組進(jìn)行相關(guān)改造，可減少對(duì)原機(jī)組輔助系統(tǒng)改造，改造后機(jī)組供熱能力大，運(yùn)行安全可靠，改造投資回收周期短。

（1）取消#1、#2、#3低壓缸3×5級(jí)通流，去掉低壓全部隔板和純凝低壓轉(zhuǎn)子。

（2）新設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)子取消原低壓部分的5級(jí)葉輪葉片，采用等徑配重套筒替代原有5級(jí)葉輪。取消#1低壓缸中的隔板套及隔板，新設(shè)計(jì)三級(jí)密封堵板，防止中壓排汽進(jìn)入#1低壓排汽缸。#2、#3低壓缸重新設(shè)計(jì)一根低壓光軸轉(zhuǎn)子，只起到將中壓轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子連接傳遞扭矩的作用。為保證新舊轉(zhuǎn)子的互換，新中壓轉(zhuǎn)子、新低壓光軸轉(zhuǎn)子仍采用套裝結(jié)構(gòu)，其重量、揚(yáng)度和臨界轉(zhuǎn)速與原轉(zhuǎn)子基本相同。新設(shè)計(jì)中壓轉(zhuǎn)子及低壓光軸轉(zhuǎn)子前后軸徑仍采用原機(jī)組軸徑尺寸，在轉(zhuǎn)子互換時(shí)，無(wú)需更換原中壓和低壓支持軸承[2]。

（3）冬季供熱運(yùn)行時(shí)，取消原中-低壓聯(lián)通管，中壓排汽通過(guò)中壓缸上部?jī)蓚€(gè)排汽口及下部?jī)蓚€(gè)抽汽口全部進(jìn)入供熱抽汽管道進(jìn)行供汽，在供汽管道上設(shè)置有安全閥、調(diào)節(jié)閥、逆止閥等。

（4）供熱回水溫度為110℃左右，回水直接進(jìn)到#3低加凝結(jié)水管道前。

4 背壓改造難點(diǎn)分析

（1）中壓缸與#1低壓缸為合缸結(jié)構(gòu)，在冬季供熱運(yùn)行時(shí)，中壓缸內(nèi)中壓通流部分維持原結(jié)構(gòu)，中壓缸內(nèi)#1低壓通流部分去掉原來(lái)的5級(jí)低壓葉輪葉片及全部低壓隔板，重新設(shè)計(jì)三級(jí)密封堵板安裝在#1低壓缸槽擋位置。阻止中壓排汽進(jìn)入#1低壓排汽缸，防止#1低壓缸超溫。

（2）新設(shè)計(jì)中壓轉(zhuǎn)子保留原中壓部分通流，低壓部分為無(wú)葉片光軸轉(zhuǎn)子，用新設(shè)計(jì)的5級(jí)配重套筒代替原5級(jí)葉輪葉片，中壓轉(zhuǎn)子仍采用套裝結(jié)構(gòu)，以保證新設(shè)計(jì)中壓轉(zhuǎn)子盡量與原純凝轉(zhuǎn)子揚(yáng)度及臨界轉(zhuǎn)速相近。endprint

（3）冬季供熱運(yùn)行時(shí)取消#2、#3低壓全部通流，去掉低壓全部隔板和低壓轉(zhuǎn)子，汽輪機(jī)組的基礎(chǔ)、汽缸等不動(dòng)，通流部分改造后夏季仍可恢復(fù)原純凝運(yùn)行。

（4）重新設(shè)計(jì)制造一根無(wú)葉片的低壓光軸轉(zhuǎn)子代替原低壓轉(zhuǎn)子，將中壓轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子連接起來(lái)，起到傳遞扭矩的作用。為保證新舊轉(zhuǎn)子互換性，新設(shè)計(jì)低壓光軸轉(zhuǎn)子仍采用套裝結(jié)構(gòu)，以保證新設(shè)計(jì)低壓光軸轉(zhuǎn)子盡量與原純凝轉(zhuǎn)子揚(yáng)度及臨界轉(zhuǎn)速相近。

（5）將原中低壓聯(lián)通管拆除，由中壓缸上部?jī)筛鵇N900管道連接到一根DN1400的供汽管道，在供汽管道上設(shè)置有安全閥、調(diào)節(jié)閥、逆止閥等。同時(shí)利用原中壓缸下部?jī)蓚?cè)分布的抽汽孔合并引出并匯到一根DN900的供汽管道上，在該管道上設(shè)置有安全閥、調(diào)節(jié)閥、逆止閥等。所有中壓缸排汽由一根DN1400和一根DN900管道對(duì)外供汽。

5 背壓改造技術(shù)措施及改造效果

5.1 中壓缸部分

新設(shè)計(jì)中壓轉(zhuǎn)子保留原中壓部分通流，低壓部分轉(zhuǎn)子為無(wú)葉片光軸轉(zhuǎn)子，只起到傳遞扭矩的作用。新設(shè)計(jì)中壓轉(zhuǎn)子的低壓5級(jí)葉輪由配重套筒代替，仍采用套裝結(jié)構(gòu)，這樣能夠保證套筒重量及位置與原葉輪基本相同，使得改造后的轉(zhuǎn)子重量、揚(yáng)度和臨界轉(zhuǎn)速與原低壓轉(zhuǎn)子接近。主軸軸徑處尺寸與原中壓轉(zhuǎn)子軸徑尺寸相同，轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡槽及配重塊安裝位置維持原有結(jié)構(gòu)位置。在轉(zhuǎn)子互換時(shí)無(wú)需更換原中壓支持軸承。

5.2 低壓缸部分

為保證新舊轉(zhuǎn)子的互換性，新設(shè)計(jì)光軸轉(zhuǎn)子主軸尺寸與原機(jī)組低壓轉(zhuǎn)子主軸尺寸相同，都是整體鍛造結(jié)構(gòu)。新設(shè)計(jì)配重套筒來(lái)代替原低壓轉(zhuǎn)子正反5級(jí)葉輪及葉片，保證套筒重量及位置與原葉輪基本相同，這樣使新設(shè)計(jì)低壓光軸轉(zhuǎn)子重量、揚(yáng)度和臨界轉(zhuǎn)速與原低壓轉(zhuǎn)子接近，轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡槽及配重塊安裝位置維持原有結(jié)構(gòu)位置。主軸軸徑處尺寸與原低壓轉(zhuǎn)子軸徑尺寸相同，在轉(zhuǎn)子互換時(shí)無(wú)需更換原低壓支持軸承。

5.3 回?zé)嵯到y(tǒng)及導(dǎo)氣管

全部低壓缸通流取消，#1、#2低壓加熱器無(wú)回?zé)嵴羝M(jìn)入，汽側(cè)停運(yùn)，只作為凝結(jié)水回路，供熱首站的回水直接進(jìn)到#3低加前的凝結(jié)水管道。新供汽封加熱器的冷卻水可直接用常溫化學(xué)補(bǔ)水。將原中低壓聯(lián)通管拆除，由中壓缸上部?jī)筛鵇N900管道連接到一根DN1400的供汽管道，在供汽管道上設(shè)置有安全閥、調(diào)節(jié)閥、逆止閥等。同時(shí)就在中壓缸下部?jī)蓚?cè)分別有一個(gè)DN300的抽氣孔，將這兩個(gè)孔擴(kuò)到DN500，由兩根DN500引出并匯到一根DN900的供汽管道上，在該管道上設(shè)置調(diào)節(jié)閥、安全閥、逆止閥等。所有中壓缸背壓排汽由一根DN1400和一根DN900管道對(duì)外供汽。

5.4 改造效果

經(jīng)汽輪機(jī)背壓改造后，機(jī)組的發(fā)電指標(biāo)與純凝機(jī)組及抽汽供熱相比較得到了大幅改善，其發(fā)電熱耗大幅降低，最大抽汽工況與純凝工況比，可使發(fā)電煤耗下降約115g/kWh。

6 結(jié)語(yǔ)

本文主要就華電富拉爾基發(fā)電廠高背壓改造中的難點(diǎn)進(jìn)行了分析論證，從中壓缸、低壓缸、轉(zhuǎn)子、導(dǎo)汽管、回?zé)嵯到y(tǒng)等方面提出相應(yīng)改進(jìn)措施，以滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。

參考資料

[1] 哈爾濱汽輪機(jī)廠N200-130/535/535汽輪機(jī)運(yùn)行規(guī)程[Z].

[2] 邵建明，陳鵬帥，周勇.300MW濕冷汽輪機(jī)雙轉(zhuǎn)子互換高背壓供熱改造應(yīng)用[J].能源研究與信息，2014（2）：100-103.endprint