抽凝式汽轮机改高效背压式汽轮机能效提升技术及实施案例

来源:零碳天下(苏州)节能科技有限公司 作者:张淮光、王立君 关键词: 汽轮机改造        收藏 0   

2020
12/17
13:48
零碳天下(苏州)节能科技有限公司
分享
投稿

我要投稿
导读

东方希望集团三门峡铝业有限公司是生产氧化铝为主,工艺配套5台240t/h高温高压CFB锅炉(蒸汽参数:压力9.8MPa/温度540℃)和5台高温高压汽轮发电机组。根据国家节能减排要求和十三五规划要求,公司决定对能耗高的1#25MW,C25-8.83/0.785//535高温高压抽凝式汽轮机改为B21-8.83/0.785//535背压式汽轮机。该机组按本论文中技术要点进行技术改造后,达到上述节能指标要求,取得良好的经济效益和社会效益。

第一完成单位:零碳天下(苏州)节能科技有限公司
主要完成人:张淮光、王立君
案例起止时间:始自2018年8月17日,于2020年8月10日完成
授权发明专利2项
授权其他知识产权22项

一、项目背景

       抽凝式汽轮机改背压式汽轮机,目前国内类似的技改方案有两种:

       一是机组整体更换一台新的背压机组,以满足供热需求。这种方法汽轮机效率与更换的新背压机技术水平有关。但需对原机组的基础进行改造,新机组造价高、生产周期长。考虑到基础加固和新机组安装调试,改造周期较长,投资费用较大;

       二是对原抽凝式汽轮机进行现场改造,原抽凝机前、中、后汽缸保留,根据根据技术改造要求的排汽压力,确定保留压力级叶轮的级数,拆除后面多余叶轮和隔板,将最后一级叶轮后的隔板进行静叶封堵和在隔板轴封处增加汽封圈数作为后汽封。保留部分的隔板静叶及转子动叶通流面积不变。为保证转子轴系质量分布,后面增加平衡轮(模拟原转子重量分布),汽缸背压排汽口根据排汽压力确定的位置,并进行现场开孔。该方式费用较低,工期较短,但存在以下问题:

    a、通流效率低,将使电负荷大幅度下降。据调研统计,机组改造后发电负荷与传统的低转速背压机组比较下降约20%;与高效节能机组比较下降40%。
    b、改造后转子临界转速靠近工作转速,容易引起震动增大,甚至无法运行,机组轴系安全性较差;
    c、由于抽凝机后缸是铸铁件,耐高温性差,使得后缸的温度上升超过允许值。
    d、改造后的后轴封漏汽普遍大,严重影响效率。

       该改造方式的优点是投资少,改造周期短。

二、主要技术原理

 高效背压机技术要求:
    优良的热力性能、可靠性高、灵活运行;
    效率高、适应性广、维护简便、检修时间少、能在系统要求的任意负荷下无故障运行。
 高效背压机技术原理:
    传统的低转速汽轮机(3000rpm),通流设计采用原苏联理论,结构直径达(>1000mm),对小流量汽轮机而言,压力级的通流面积偏大,蒸汽通过动静叶的流速低,速比(U/C0)严重偏离最加速比,其结果就是个压力级效率低,汽轮机整体效率低。我公司提出的小根径、小焓降、多级叶轮理论,有效地解决了传统汽轮机存在的影响效率的各类问题。在低转速汽轮机状况下,通过改造达到高转速汽轮机的效率,有效地解决了国内普遍存在的抽凝机改背压机效率低的难题。
 技改内容
    原抽凝式汽轮机本体保护性拆解后,进行测绘。
    拆除凝汽器系统、循环水系统、1#、2#高加以及低加;
    重新设计布置排汽管道、冷却水管道;
    检修发电机组;
    升级改造DCS、DEH、ETS、TSI系统;

汽轮机改造内容如下:

    根据通流计算在最佳通流速比时,确定背压机转子的叶轮数量、和叶轮根茎;
    根据原机组最大进汽量确定在新的根茎下的叶片型线和高度以及静叶安装角;
    在保留原机组汽缸轴向尺寸、保留原机组前中汽缸的前提下,设计满足排汽要求的后汽缸;
    设计在额定背压下后汽缸汽封系统(包括转子汽封、汽封体等);
    设计在原机组基础上汽缸的支撑和汽缸导向,确保改造后的背压机组基础不变形,各项膨胀顺畅;
    拆检主汽门、调节汽门确保强度和密封性;
    原汽缸中分面变形处理;螺栓更换。

三、深度节能指标

    C25-8.83/0.785//535机组改为B20-8.83/0.785//535传统改造与本案例改高效各项指标比较
图片2

四、应用推广

       东方希望集团三门峡铝业有限公司是生产氧化铝为主,工艺配套5台240t/h高温高压CFB锅炉(蒸汽参数:压力9.8MPa/温度540℃)和5台高温高压汽轮发电机组。根据国家节能减排要求和十三五规划要求,公司决定对能耗高的1#25MW,C25-8.83/0.785//535高温高压抽凝式汽轮机改为B21-8.83/0.785//535背压式汽轮机。该机组按本论文中技术要点进行技术改造后,达到上述节能指标要求,取得良好的经济效益和社会效益。

五、效益情况

该机组每年运行7200小时
每kwh电价按0.5元/kwh 计算
年新增利润:
5.35×1000×7200×0.5=19,260,000元/年
按每kwh耗标煤310g计算,每年节省标煤:
5.35×1000×7200×0.310=11,941,200(kg)=1194.12吨
减少氮氧化物排放:1194.12×9=10,747kg
 
主要亮点

       传统的低转速汽轮机(3000rpm),通流设计采用原苏联理论,结构直径大(>1000mm),对小流量汽轮机而言,压力级的通流面积偏大,蒸汽通过动静叶的流速低,速比(U/C0)严重偏离最加速比,其结果就是个压力级效率低,汽轮机整体效率低。我公司提出的小根径、小焓降、多级叶轮理论,有效地解决了传统汽轮机存在的影响效率的各类问题。在低转速汽轮机状况下,通过改造达到高转速汽轮机的效率,有效地解决了国内普遍存在的抽凝机改背压机效率低的难题。

       本案例改造费用800万元,传统的改造一般在200万元左右,改造费用增加600万元左右,但改造为高效机组后,每年新增的经济效益1926万元。
       投资回收期:600÷1926×12=3.74(月)

主要完成人简介

       张淮光,零碳天下(苏州)节能科技有限公司总经理,热能动力专业,高级工程师。曾获得的科技奖励包括:科技部专家库专家、山东省计算机应用成果三等奖、山东省科技进步三等奖、第二届《全国创新创业大赛》山东赛区第一名、潍坊市鸢都学者。对本案的贡献在于:提出并主持制定整个技术方案、提出小叶轮多级小焓降理论,以及技术和改造细节的把控。

       王立君,山东华伟汽轮机有限公司总工程师,热能动力专业,正高级工程师。曾获得的科技奖励包括:科技部专家库专家、山东省计算机应用成果三等奖、山东省科技进步三等奖、第二届《全国创新创业大赛》山东赛区第一名、潍坊市鸢都学者。对本案的贡献在于:提出并主持制定整个技术方案、提出小叶轮多级小焓降理论,以及技术和改造细节的把控。
 
投稿联系:投稿与新闻线索请联络言过 13601277774(微信同号) 投稿邮箱:heating58@126.com。
关键词: 汽轮机改造
反对 0举报 0 收藏 0 打赏 0评论 0
特别声明
本文转载自零碳天下(苏州)节能科技有限公司,作者: 张淮光、王立君。中能登载本文出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考,版权归原作者所有。若有侵权或文中涉及有违公德、触犯法律的内容,请及时联系我们。
凡来源注明中能*网的内容为中能供热网原创,欢迎转载,转载时请注明来源。
 
更多>同类资讯
广告
广告
广告

APP

中能热讯随身的行业商务资讯

中能热讯APP随身热讯

扫码下载安装

公众号

微信公众号

扫码关注

顶部