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[中国能源报]东方汽轮机:第三代增容提效改造技术让煤电老机组焕发新动能

本报记者 胡清

自燃煤电厂全面实施绿色环保改造以来,作为煤电转型的先遣军——东部电厂争相宣告进入超低排放时代。

超低排放是近两年煤电行业的潮流风尚,但并不是清洁煤电的唯一代名词。以神华国华三河电厂为例,三河电厂通过改造成为京津冀地区首家实现全厂超低排放的电厂,与此同时,电厂二期34号汽轮机组成为国产30万机组增容提效改造的标杆机组。

煤电绿色转型离不开新型改造技术。据记者了解,在三河电厂34号机组节能环保综合升级改造中,采用的是东方电气集团东方汽轮机有限公司最新的通流设计方案,并制定了严细的出厂验收标准。

“近年来,东方汽轮机一直致力于提升机组的经济性。”“为打赢经济性的翻身仗,东方汽轮机对标国内外机组经济性指标,制定通流研究的技术路线,从基础叶型到三维成型研究,再到新型结构都进行了大量的分析、计算、试验验证,开发出了全新高效通流技术,并成功应用在三河电厂等其他改造项目上。”东方汽轮机总经理张文峰告诉记者。

 

“三河样本”

神华国华三河电厂是冀北电网的主力电源之一、首都东部重要的电源支撑点、京冀两地民生采暖的重要热源,总装机容量130万千瓦,其中二期工程采用了两台东方汽轮机30万千万亚临界热电联产机组,分别于20078月、11月投产发电。

二期工程于201511月完成汽轮机通流及节能环保综合升级改造。“机组在改造完成后,经历了冷态、温态、热态启动方式,启动过临界机组振动小于70微米,带负荷运行机组振动小于40微米;增容5%后汽轮机、发电机运行调整平稳。性能考核试验表明高、中、低压缸效率和热耗均优于东方汽轮机设计值。”三河电厂总工程师郝剑表示,根据改造前后性能试验报告显示,三河电厂3号和4号机组高、中、低压通流改造后煤耗降低15/千瓦时以上,给电厂带来了巨大的经济效益和环境效益。

记者在采访中了解到,20138月,三河电厂与东方汽轮机正式启动4号机组的增容增效改造工作,通过与国内、国际一流制造商的经济性对标、理论计算和性能试验研究,最终决定以增容5%的方式进行改造。

此次改造范围主要是高、中、低压内缸模块,额定工况下,汽轮机设计高、中压缸效率分别为86%92.6%,热耗为7878千焦/千瓦时。4号机于2015328日停机,614日调试结束,723日完成性能试验;3号机于2015823日停机,10月调试结束,11月完成性能试验。

“机组低压缸采用经过运行验证的成熟模块;高、中压缸则采用全新高效通流设计技术,运用整缸分析方法,模拟机组实际运行情况,从提升效率和增加汽密性两方面双管齐下,对通流方案进行了全面优化和整体改造。”东方汽轮机产品研发部部长孙奇介绍说。

“采用全新的通流设计技术,对通流级数、调节级等部分进行优化,对局部部件进行精细化设计、大幅提高了通流效率;在增加汽密性方面,对多个重要零部件进行了全新设计,以三维建模和有限元分析,保证汽缸强度的同时,增强了中分面的密封性;新型的拂配式隔板,具有更好的精度和强度,可靠性得到了保障。”孙奇进一步补充道。

国网冀北电科院性能试验报告显示,改造后汽轮机在额定工况下高压缸效率(三阀全开)为88.61%,高于设计值2.61%;中压缸效率93.61%,高于设计值1.01%;热耗为7864千焦/千瓦时(排汽压力4.9千帕)。通过性能试验,验证了东方汽轮机新的通流技术达到国内领先水平。

 

横向推广,纵向深入

 一花独放不是春,百花齐放春满园。三河电厂优化改造的成功实践仅是东方汽轮机第三代汽轮机改造新技术的一个倩影。

2015年东方汽轮机先后在国华三河、华润常熟、大唐托克托电厂等项目上使用了最新的通流设计技术。截至目前,东方汽轮机已成功完成国华三河、大唐安阳、华润常熟、华能上都、大唐托克托等机组通流改造,机组热耗和效率均处于国内同等级机组领先水平。

对现役机组进行优化改造犹如在瓦楞上跳舞,机组参数、规格、工况各异,三河电厂是30万千瓦亚临界热电联产机组增容增效改造,托克托电厂则是60万千瓦亚临界机组升参数改造,常熟电厂又是60万千瓦超临界机组增效升级改造……

针对不同机组迥异有别的改造要求,东方汽轮机量身定策、对症开方。今年初,东方汽轮机率先独创性地完成世界首例亚临界机组升参数改造——大唐安阳电厂230万千瓦汽轮机组、大唐托克托电厂460万千瓦汽轮机组成功投产。

据了解,安阳电厂、托克托电厂亚临界机组升参数改造是在蒸汽压力基本不变的情况下,把汽机端的主蒸汽和再热蒸汽温度从538度提高到566度,这已经达到我国超临界机组普遍使用的温度。

在改造方案上,安阳、托克托电厂采用东方汽轮机第三代全新的通流设计技术,并采用了整缸完整通流全三元优化技术、进排汽优化技术、边界层抽吸技术等多项先进技术,这些新技术是在三河电厂首次应用后的再次成功实践。

挑战持续升级,东方汽轮机在完成30万、60万千瓦等级亚临界机组改造的同时,也在开展60万千瓦等级超临界机组改造。由东方汽轮机承接的华润常熟2号机组通流改造项目是60万千瓦超临界、一次中间再热、单轴、三缸四排汽、冲动凝汽式汽轮机,于20056月投产。今年初,改造完成的2号机组在顺利实现3000转满负荷运行后,轴振最大43微米,最高瓦温低于85度,各项指标优良,机组成功投运。4月,西安热工研究院苏州分院对常熟2号机组进行了焓降试验,焓降试验结果显示:高压缸效率90.3%,中压缸效率93.6%

在非东方汽轮机机组改造上,东方汽轮机切合原机组系统运行特点,既达到优化目标,又保证有效融合。神华神头二电厂是捷克制造的50万千瓦汽轮机组,机组共高、中、低、低四个模块,通过完善制度,梳理流程,注重细节,使得现场测绘和设计完美结合,最终现场安装基本实现零失误,保证四模块机组现场安装78天的历史最好成绩。

 

技术服务齐头并进

众多燃煤电厂汽轮机组的成功优化改造,全方位、多角度地验证了东方汽轮机第三代汽轮机改造技术的创新实践。

据记者了解,东方汽轮机自1987年参加联合国援助项目——20万千瓦火电机组的现代化改造后,在改造技术上不断进行优化升级。自1991年邢台电厂——国内首台汽轮机组改造开始,至2009年宣威电厂改造前,是东方汽轮机第一代汽轮机改造技术阶段;自宣威电厂改造开始,至2013年新乡、耒阳等电厂改造,是东方汽轮机第二代汽轮机改造技术阶段,特点是自主设计了高负荷优化叶型;自2013年三河电厂改造开始,东方汽轮机第三代汽轮机改造新技术大量推广应用,特点是以高效大刚度叶型DAPL2为代表的新型技术。

“东方汽轮机第三代汽轮机改造技术特点主要包括三方面:先进的通流改造技术,成熟的主机结构优化技术,热力系统改造优化技术。”孙奇告诉记者。

“调节级级段优化、先进叶型、高效通流级设计、边界层抽吸、末级叶片优化、进排汽缸优化、汽封、主机结构优化、配汽优化九大通流改造技术保证了通流改造的先进性。”孙奇介绍说,“成熟的主机结构优化技术是指高中压缸优化提效技术、自带大冠静叶片及隔板设计技术、联轴器采用液压螺栓连接;热力系统改造优化技术主要包括增设0号高加、增设外置式蒸汽冷却器、给水泵汽轮机改造、增设低温省煤器、冷端优化五项措施。”

在张文峰看来,东方汽轮机之所以能形成系统的、领先的第三代汽轮机改造技术体系,源于对科研的高度重视和持续投入。“大概从2011年开始,东方汽轮机每年有自己的重大专项,每年都会拿出几百万的资金鼓励技术人员开发新技术;在改造方面,近几年用在试验、制造的费用投入就有2000多万元,从去年到今年,仅叶片的研究每年大概有10个项次。”张文峰说。

新的技术最终要为用户服务,好的方案需要落实到项目现场。在新一轮燃煤机组节能减排改造中,技术是第一竞争力,服务是核心竞争力。东方汽轮机自第一任厂长丁一在30多年前首次提出“24小时服务精神”,已成为东方汽轮机技术服务工作的灵魂,并延续至今。

所谓“24小时服务精神”,即24小时内给予用户回应,24小时内备品备件发货,24小时内到达服务现场。张文峰认为,在新的时期,“24小时服务精神”为用户着想的理念相承,内涵却发生了新的变化,“现在的‘24小时服务精神’在某种程度上更应该是24小时的全天候服务。

 

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