摘要：文章针对原型机组的设计及结构特点，从机组热力系统、汽轮机本体结构两个方面进行技术改造方案分析论证，在保证机组安全运行的前提下提高了机组运行的经济性，证明回热系统改造方案是可行的。通过对汽轮机回热系统的改造，机组设计给水温度可由256.1℃提高至274.3℃，可有效地提高机组运行循环效率，并降低发电煤耗。

关键词：汽轮机组；高压加热器；给水温度；回热系统；热力系统；本体结构 文献标识码：A

中图分类号：TK262 文章编号：1009-2374（2015）27-0041-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.27.022

1 机组概述

大唐桂冠合山发电有限公司亚临界330MW机组系北京北重汽轮电机有限责任公司生产的N330-17.75/540/540型凝汽式汽轮机。机组由两级高压加热器、一级除氧器和四级低压加热器组成七级回热系统，其中次末级高加设外置式蒸汽冷却器，机组最终给水温度设计值为253.3℃。由于该型机组最终给水温度相较于其他类型机组偏低，现拟对该型汽轮机组进行回热系统改造，在原七级回热基础上增加一级高压加热器，以提高给水温度，降低机组热耗率，提高热经济性。系统中配有3台50%容量的电动给水泵，2台运行、1台备用。

2 改造必要性

汽轮机组的给水回热系统既是汽轮机热力系统的基础，也是电厂热力系统的核心，它对机组和电厂的热经济型起着决定性作用，最终给水温度是影响回热循环热经济性的重要参数之一，直接影响汽轮机和整个火电厂的热经济性。通过对汽轮机回热系统的改造，可有效提高机组最终给水温度，降低机组冷源损失，可显著降低电厂能耗，提高电厂热经济性。另外，近年来由于火电装机容量增加，机组平均负荷率相应降低，经8级回热系统改造后，在保持现有锅炉参数不变的情况下，在同等机组电负荷下汽轮机进汽比例上升约5%，使得机组运行工况更加贴近设计工况点，机组内效率也会相应提高，这也进一步提高机组实际运行效率值，提高整厂热经济性。

3 技术改造方案

3.1 热力系统改造方案

根据N330-17.75/540/540型凝汽式汽轮机技术特点，在高压缸增加一段非调整抽汽用于增加的一级高压加热器，以提高锅炉最终给水温度，降低机组热耗率。而新增高加的位置布置及疏水方式如下：增加的一级高压加热器放置于原机组#7高加之后，在原机组#6高加的外置蒸汽冷却器之前，即原机组外置蒸冷器仍然位于机组给水回热系统最末端，新增高加疏水通过压力调节阀减压到与凝结水压力相匹配后压力，再与DJ4出口凝结水一起进入除氧器。表1为改造前以及改造后主要工况热力数据汇总表：

由上述数据表1可以判断出，在THA工况下，机组经回热系统改造即增加一级高加后，在同等进汽流量下机组功率值将减小，即机组汽耗率有所上升，但是机组热耗值却随之降低。

3.2 本体结构改造方案

根据N330-17.75/540/540型凝汽式汽轮机技术特点，在高压缸增加一段非调整抽汽用于增加的一级高压加热器，可更换高压内、外缸来实现：更换高压部件如下：（1）高压外缸；（2）高压内缸；（3）高压主汽门平衡管（两阀门间）；（4）抽汽管道上配备的阀门等。

更换高压模块，高压内缸增加了一级高加抽汽口，和原机组相比，隔板和转子轮盘轴向位置均有相应调整，外缸也增加了抽汽口法兰。更换的高压缸高压进汽口、排汽口位置不变，汽缸外形大小不变、汽封管路接口位置尺寸不变。更换高压缸后，由于增加了抽汽口法兰，而原主蒸汽管路未换，则新增加的抽汽管路与高压主汽阀门的平衡管相干涉，故需要更换平衡管。

此改造方案需要更换部件的投入成本大，但是整体工艺性好、加工焊接风险小。

4 机组可靠性分析

4.1 改造后机组强度核算

4.1.1 高压隔板强度核算。高压缸隔板强度计算数据如下：

板体应力和挠度均在允许范围内，可直接使用，第七、八级隔板需返厂进行局部加工。

4.1.2 动叶片强度核算。第8级后抽汽，仍采用原叶片，经对该级强度工况进行核算，最大蒸汽弯应力为270.88ata，安全倍率为13.56，均在允许范围之内，原叶片可以安全运行。详见表3：

4.2 机组轴向推力变化

增加一级高加后机组运行轴向推力变化值见表4：

原330MW机组通流在1004t/h进汽工况时推力值-2029.54kgf，高压缸增加一级非调整抽汽用于增加一级高加后，最大进汽工况的推力值为-4311.6kgf，轴向推力减少约2282kgf。

原330MW机组推力瓦正、负瓦面积相同，均为1360cm2，允许比压最大可达2.45～2.74MPa，折算成推力为±34000～38000kgf，说明回热系统改造后机组运行推力仍在允许值范围内，机组可安全运行。

5 技术改造结论

通过对大唐桂冠合山发电有限公司亚临界330MW机组热力系统及本体结构两方面进行改造方案的论证分析，得出以下结论：

5.1 在热力系统改造方面

从循环效率看，高压加热器疏水逐级自流方式是最经济的，但是考虑机组回热系统改造的原则性和可行性，采用新增加的高压加热器疏水直接疏至主凝结水管道（4号低加出口）的改造方案，对原有高加和给水系统的影响最小，且不同的疏水方式对热经济性收益的影响有限。另外，机组原外置式过热蒸汽冷却器置于新增加的8号高压加热器后可以进一步提高锅炉给水温度，并降低机组热耗率。

从热力系统改造方面考虑，采用6号高加外置蒸冷器仍置于给水加热系统最末端且新增高加疏水回4号低加出口的方案。

5.2 在本体结构改造方面

目前北重公司已有成熟的配置8级回热的亚临界330MW机组高压模块运行业绩，在机组结构可靠性方面，因此更换高压内、外缸为本体改造方案。

5.3 机组热经济性方面

本项目按上述方案改造完成后，机组热耗率较改造前可下降约49.0kJ/kW·h，年节约标煤约2927.2吨，年累计节约成本约219.5万元（按标煤750元/吨计算），节能效益显著。

5.4 综合可靠性方面

通过对热力系统改造论证、机组强度、运行推力的可靠性计算分析及机组启动程序的调整考虑，本机组改造方案在技术上是完全可行的。

综上所述，N330-17.75/540/540型机组增加一段回热抽汽改造技术方案可行。但需要说明的是，由于机组通过回热系统改造提高了最终给水温度值，将对锅炉受热面产生影响，需要对配套锅炉进行的相关改造进行可研论证，另外新增高加布置以及相关给水系统管路改造等工作也需要进行可研论证。

特别提示：汽轮机回热系统改造对锅炉效率及其他方面的影响，需要做进一步的论证。在锅炉、汽轮机回热系统改造都完成后方可对整个电厂热力循环效率的提升（供电煤耗的下降）进行探讨，最终确定节能指标数据。

作者简介：刘燕（1962-），男，辽宁建平人，大唐桂冠合山发电有限公司工程师，研究方向：发电厂电力系统及自动化。

（责任编辑：陈 倩）