邵松林

【摘 要】在經(jīng)濟飛速發(fā)展的背景下，因國家GDP增速放緩，用電量急劇下降，發(fā)電廠如何在市場競爭中謀得一席之地，值得深思，小火電低壓轉(zhuǎn)子光軸改造技術(shù)已在部分電廠實現(xiàn)，并取得了良好效果，本文主要就華電能源富拉爾基發(fā)電廠汽輪機低壓缸光軸改造后對輔機設(shè)備的影響進行了分析，從低壓缸光軸改造后機組的運行情況著手分析。

【關(guān)鍵詞】光軸改造 輔機運行 凝結(jié)水系統(tǒng)

隨著城市化進程的逐漸加快，特別是農(nóng)村城鎮(zhèn)化速度加快，農(nóng)村土地改革政策促進了城市供熱面積的進一步擴大，而面對國家經(jīng)濟的“L”型發(fā)展，未來五年熱電廠最突出的矛盾將是供熱面積的逐漸增加和熱電廠出力逐年下降的矛盾，“以熱定電”的思維邏輯已不適合國家經(jīng)濟增速放緩的當(dāng)下，特別是往后的幾年，這種背離只會越來越明顯，熱電廠肩負著為居民供熱的重任，如無深謀遠慮，高瞻遠矚的視角，將很難在未來日益激烈的電力市場競爭中脫穎而出，華電富拉爾基發(fā)電廠結(jié)合當(dāng)?shù)貦C組運行的實際情況。對汽輪機低壓缸進行了光軸改造，本文將對改造后對輔機系統(tǒng)產(chǎn)生的影響進行認真研究和分析。

1 機組簡介

華電能源富拉爾基發(fā)電廠汽輪機為哈爾濱汽輪機廠生產(chǎn)的N200-130/535/535型超高壓一次中間再熱、三缸三排汽、凝汽式汽輪機，機組有三個低壓缸?？傃b機容量 1200MW，分為二期建設(shè)，一期 3 臺 200MW 機組，二期擴建3 臺 200MW 機組，共 6 臺 200MW 凝汽式機組。汽輪機均為哈爾濱汽輪機廠有限責(zé)任公司八十年代產(chǎn)品，汽輪機為沖動式三缸三排汽凝汽式汽輪機。分別于 1982、1983、1984、1987、1988、1989 年投產(chǎn)發(fā)電。其中二期 3 臺汽輪機分別在 1996、1997、1998 年采用全三維技術(shù)進行了通流部分擴容改造，額定功率達到 210MW。

2 低壓缸轉(zhuǎn)子光軸改造的原理

華電能源富拉爾基發(fā)電廠200MW汽輪機，是哈爾濱汽輪機廠有限責(zé)任生產(chǎn)的三缸三排汽超高壓一次再熱機組。根據(jù)要求，要對機組進行供熱改造。為了增加供熱量，擬將4#機組的2#低壓缸內(nèi)的雙分流的全部通流拆除，更換成光軸，并改造連通管，成為供熱機組。

將現(xiàn)有汽輪機改后，從中壓缸排出的蒸汽的一部分仍然進入1#低壓缸做功并進入冷凝器凝結(jié)，而2#低壓缸不再有蒸汽進入，直接從連通管抽出去供熱。2#低壓轉(zhuǎn)子拆除，更換成一根光軸，連接中壓轉(zhuǎn)子與發(fā)電機，起到傳遞扭矩的作用。機組在運行過程中，光軸會與低壓缸內(nèi)的蒸汽（或空氣）產(chǎn)生摩擦鼓風(fēng)發(fā)熱，需要對其進行冷卻，這個冷卻方案要結(jié)合冷凝器的運行方式一并考慮，冷凝器機組維持真空熱備用，并需要從中排引一股蒸汽對光軸進行冷卻。

汽輪機光軸改造中，需要注意以下幾個問題：

（1）低壓轉(zhuǎn)子更換成光軸，需要光軸轉(zhuǎn)子的重量和轉(zhuǎn)動慣量和原轉(zhuǎn)子盡可能相同或相近，以保證臨界轉(zhuǎn)速盡可能不發(fā)生變化，軸承也能不必更換。

（2）更換時，低壓的隔板、導(dǎo)葉也需要一并拆除。

（3）改造后，機組的低壓通流部分只剩下了1#低壓缸，中排壓力需要靠進汽量和抽汽量來調(diào)節(jié)，不能過高也不能過低。中排壓力過高時容易導(dǎo)致1#低壓缸的蒸汽流量過載，因此運行時應(yīng)該密切監(jiān)視中排壓力，中排壓力最高計算值為0.28MPa；中排壓力過低是容易造成中壓末級葉片壓差增大，易引起安全性問題，中排壓力（抽汽工況）最低計算值為0.12MPa。

3 改造后對輔機設(shè)備運行方式有哪些影響

3.1 對凝結(jié)水系統(tǒng)運行方式的影響

電廠一期單臺機組配置2臺510m3/h的凝結(jié)水泵，均變頻調(diào)速，正常運行時1臺運行，1臺備用；電廠二期單臺機組配置2臺560m3/h的凝結(jié)水泵，均變頻調(diào)速，正常運行時1臺運行，1臺備用。

光軸抽汽改造后，汽輪機的安全排汽量不能高于153t/h，最大凝結(jié)水量為純凝工況最大凝結(jié)水量的35%左右。由于改造后機組凝結(jié)水量較小，為了使凝結(jié)水泵能夠正常運行及凝結(jié)水系統(tǒng)中的減溫水能正常投入使用，可以通過變頻調(diào)速運行1臺凝結(jié)水泵并開大凝結(jié)水再循環(huán)管道上調(diào)節(jié)閥來滿足機組正常運行要求。另外凝結(jié)水系統(tǒng)中的其他用水量很?。ㄆ啓C二級旁路減溫水、三級旁路減溫水和排汽缸噴水減溫水僅在機組啟、停機時投入，機組正常運行時不投；調(diào)速給水泵機械密封冷卻水少量，回水至凝結(jié)水泵入口管；化學(xué)氫站制氫用水，每24小時約2噸），改造后均能滿足用水量需求。

3.2 對回?zé)嵯到y(tǒng)的影響

根據(jù)哈爾濱汽輪機廠提供的改造后機組熱平衡圖及原機組的熱平衡圖可以看出，改造后機組各級抽汽壓力與原來各級抽汽壓力有不同層次的微小改變，但均在各個高低壓加熱器的設(shè)計壓力范圍之內(nèi)，均能滿足改造后要求。

另外，光軸改造后低壓級回?zé)岢槠坑兴淖?，?級回?zé)岢槠繛榱?，?級回?zé)岢槠繙p少。經(jīng)哈汽核算，改造后第8級回?zé)岢槠麑?yīng)的1#低加正常投入運行；第7級回?zé)岢槠麑?yīng)的2#低加只作為凝結(jié)水側(cè)及疏水側(cè)的通路投入運行，而蒸汽側(cè)停運，其對應(yīng)抽汽管道閥門關(guān)閉。2#低加后的低加疏水泵正常投入運行。

3.3 對給水系統(tǒng)的影響

由于方案中的加熱蒸汽和乏汽的疏水可以全部回收，3臺機組的熱網(wǎng)加熱器疏水接回至機組主凝結(jié)水系統(tǒng)后進入給水系統(tǒng)，因此原給水系統(tǒng)及相關(guān)設(shè)備可以維持不變，只需注意給水的水質(zhì)的問題，加強化學(xué)專業(yè)對水質(zhì)進行監(jiān)督管理。

3.4 對凝汽器系統(tǒng)的影響

機組進行光軸改造后，凝汽器的三個殼體（A/B/C）中，兩個殼體（B/C）無低壓缸排汽直接排入，剩余一個殼體（A）保持正常運行。見圖1。

凝汽器（A）正常循環(huán)水量運行，抽真空泵正常運行；凝汽器（B/C）通入30%～50%循環(huán)水量運行，抽真空泵正常運行。

低壓缸排汽主要由凝汽器（A）進行冷卻，凝汽器（A/B/C）在喉部聯(lián)通，低壓缸排汽部分通過聯(lián)通管進入凝汽器（B/C）殼體進行冷卻。凝汽器（A/B/C）三殼體的負荷分配是由冷卻水量調(diào)控的，由于聯(lián)通管處存在較小的壓力損失△P，三個殼體的壓力分布為PA>PB>PC，蒸汽流量GA> GB> GC，冷卻水量同樣也是WA> WB> WC，當(dāng)水量調(diào)整平穩(wěn)后，蒸汽負荷將按上述趨勢自動平衡分配，三個殼體的平均背壓將低于原有機組的運行背壓值。各個殼體的蒸汽負荷的分配值，要根據(jù)實際循環(huán)水泵的布置情況及水量的調(diào)整能力，經(jīng)過詳細的計算后確定。

安全運行措施：

進行低壓缸光軸供熱改造后，凝汽器運行的原則如下：

（1）保證凝汽器（A）背壓滿足機組運行要求；

（2）保證排入凝汽器（B＼C）的附加流體能夠正常冷卻并及時排放；

（3）保證凝汽器（B＼C）之間溫度相近，控制不同殼體之間彈簧支反力的差值。

鑒于以上原則，凝汽器最安全保守的運行方式如下：

（1）啟動后調(diào)整各個凝汽器水量，原則為WA> WB> WC，抽真空泵正常運行；

（2）調(diào)整真空泵，可按照真空泵實際的配置情況，對應(yīng)循環(huán)水量降低凝汽器（B＼C）的抽真空出力；

（3）調(diào)節(jié)凝汽器（A/B/C）凝結(jié)水出口閥門開度，保證凝汽器（A/B/C）水位標高基本一致。

（4）監(jiān)測凝汽器（A）與凝汽器（B＼C）之間的背壓和溫差情況，控制彈簧在凝汽器熱膨脹產(chǎn)生的支反力，保護凝汽器聯(lián)通管補償節(jié)。

3.5 對循環(huán)水系統(tǒng)的影響

電廠一期單臺機組配置3臺11520 m3/h的定速循環(huán)水泵，正常運行時2臺運行，1臺備用；電廠二期單臺機組配置3臺12240 m3/h的定速循環(huán)水泵，正常運行時2臺運行，1臺備用。機組光軸抽汽改造后，在冬季供熱時，凝汽器的三個殼體（A＼B＼C）中，兩個殼體（B＼C）無低壓缸排汽進入，剩余一個殼體（A）保持正常運行。經(jīng)凝汽器廠家核算，改造后凝汽器（A）需正常循環(huán)水量運行，凝汽器（B＼C）需通入30%～50%循環(huán)水量運行。

目前冬季機組正常運行時單臺機組循環(huán)水量為17800t/h，光軸改造后循環(huán)水量約為9500～11900t/h。按原循環(huán)水泵的容量，正常運行時可以1臺循環(huán)水泵運行，2臺備用。

3.6 對真空系統(tǒng)的影響

機組在冬季供熱運行時，#2，#3低壓缸由光軸轉(zhuǎn)子取代原低壓通流，因排汽量為純凝工況的1/3，對凝汽器來說，相當(dāng)于低負荷運行，排汽量減少，空氣量相對增加，現(xiàn)有的射水抽氣器，一運一備，可能會導(dǎo)致抽氣器抽吸能力不夠，如果電廠不增加抽真空設(shè)備，也可以考慮供熱運行時，兩個抽氣器同時運行。在低壓缸軸封最外圈也可使用接觸式汽封，以減小軸封處的漏空氣量。

4 結(jié)語

在降本增效和環(huán)境保護的背景下，華電能源富拉爾基發(fā)電廠以低壓缸轉(zhuǎn)子光軸改造為技術(shù)突破口，這是一條可行的道路，本文主要就低壓缸光軸改造后對輔機系統(tǒng)的影響進行了分析，使讀者對低壓轉(zhuǎn)子光軸改造了解更深入。