节能会材料1：火电机组灵活性改造技术交流--哈汽厂资料

储罐规格 直径m×高度m
20× 50.5 24× 44.5 26× 48.6 24× 50.5 25× 41.6 22× 30.8 28× 49.8 26× 49.8 24× 50.5 25× 43.6 22× 43.3 22× 40.6 30× 47.8
2017年11月中标大唐辽源发电厂灵活性改造项目。储罐本体以及其附属系统。
火电机组灵活性改造 技术交流
哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 2018年1月
1
灵活性改造的主要技术
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灵活性改造 的主要技术
储热供热技术
五、切除低压缸供热技术 4、哈汽低压缸切除供热改造实施方案
4.1 哈汽200MW等级机组切除低压缸供热改造方案
电锅炉供热技术
总体方案
旁路供热技术
切除低压缸 供热技术
结束语
推荐方案： 更换中低压连通管、蝶阀，增加低压冷却蒸汽旁路； 低压内缸末两级处增加蒸汽温度测点； 更换低压末级叶片,更换为730mm叶片； 优化低压缸喷水系统； 增加末两级蒸汽温度测点。
旁路供热技术
切除低压缸 供热技术
结束语
灵活性改造 的主要技术
储热供热技术
电锅炉供热技术
五、切除低压缸供热技术
2、低压缸切除带来的风险
水蚀风险：
叶片长时在低负荷工况下运行，叶片根部的脱流和叶片顶部的涡流汽流中 夹带的水滴随蒸汽倒流冲刷叶片，使叶片根、顶部水蚀严重，长期运行会给 叶片带来严重的安全隐患。
储热供热技术
电锅炉供热技术
旁路供热技术
切除低压缸 供热技术
结束语
采用斜温层储水罐系统调峰，扩大热电联产的运行负荷变化范围，使机组在用 电负荷高供暖负荷低的白天进行热水储能，夜间用电负荷低供热负荷高时由储能系 统进行供热调峰 ，可以在保证供热能力满足要求的基础上提高机组运行的灵活度， 使热电联产机组参与调峰成为可能。
灵活性改造 的主要技术
二、储热供热技术
储热供热技术 电锅炉供热技术
旁路供热技术
系统构成
斜温层储罐 氮气稳压系统 膨胀溢流系统 保温系统 泵、阀门、仪表配置
切除低压缸 供热技术
结束语
系统工作模式
储热工况：单罐底部储热冷水经储热水泵进入 热网加热器 ，与机组抽汽换热升温至设计温度 ，从 热网加热器流出进入储热罐顶部，通过布水器均匀 的流入储罐 上液面 ，斜温层在上部重力的作用下缓 慢下移 ，底部冷水通过底部集水器缓慢流出， 当出 水冷水温度达到一定设计偏差时，停止储热。
9
低压横置静叶
1套
3
抽汽系统用阀门
1套 10
低压转子
1套
4
低压铸铁内缸
1套 11
低压缸喷水系统管路及阀门
1套
5
低压隔板套（电、调端） 各1套 12
低压外缸改造
6 低压排汽导流环（电、调端） 各1套 13 低压正、反向末级、次末级用热电偶 8个
7
低压正、反向动叶片
1套 14
供热改造部分控制卡件
1套
结束语
制的话，会严重影响叶片的安全运行。
切除低压缸 供热技术
结束语
低负荷下流动分离和漩涡
不同负荷下叶片动应力变化曲线
灵活性改造 的主要技术
储热供热技术
电锅炉供热技术
五、切除低压缸供热技术
2、低压缸切除带来的风险
鼓风风险：
鼓风引起排汽温度会升高到200℃以上，将带来问题如下： ① 汽缸变形，容易引起轴承标高发生变化，动静碰磨； ② 末三级叶片许用值发生变化，存在静应力超标的风险； ③ 末三级叶片整圈动频率下降，存在共振点落入避开区的风险。
主要工作： 更换相关部件； 低压末级叶片动应力测试； 优化控制系统。
灵活性改造 的主要技术
储热供热技术
五、切除低压缸供热技术
4.1 哈汽200MW等级机组切除低压缸供热改造方案 改造范围
电锅炉供热技术
旁路供热技术 切除低压缸
供热技术
结束语
序号
名称
数量
1
中低压连通管
1套
2 低压末级叶片（正、反向） 各1套
电锅炉供热技术
旁路供热技术
切除低压缸 供热技术
结束语
五、切除低压缸供热技术
3.2 鼓风风险解决措施
① 优化低压缸喷水系统，降低排汽温度，末两 级叶片设置温度测点；
② 详细计算叶片强度与振动，给定叶片运行温 度上限，并设置报警保护；
③ 汽缸变形及轴系稳定性分析。 优化后的低压缸喷水系统（详见右图）： 全部采用不锈钢产品，保证系统稳定运行。 采用优秀的雾化喷头，保证喷水减温效果。 采用双路喷水系统，分阶段投入，既保证减温效
电锅炉供热技术
五、切除低压缸供热技术
1、技术应用情况
国外应用情况 ① 丹麦Vattenfall公司纯凝407MW的热电机组； ② 兴建时就考虑了高度的机组灵活性。
旁路供热技术
切除低压缸 供热技术
国内开展情况
① 临河热电1号机组； ② 延吉热电2号机组； ③ 辽宁东方电厂1号机组； ④ 杨柳青电厂7号机组。
灵活性改造 的主要技术
储热供热技术
电锅炉供热技术
旁路供热技术
切除低压缸 供热技术
结束语
五、切除低压缸供热技术
5. 低压缸切除进汽后辅机设备的适应性及注意事项
1）凝汽器 a）低压缸切除进汽后，凝汽器需要投运，循环水和抽真空可根据实际背压需求适当调整，凝汽器
可维持背压。 b）凝汽器可以满足低压缸切除进汽和正常运行频繁切换工况。 c）低压缸切除进器后，凝汽器热负荷较纯凝工况小很多 。考虑到电站运行的经济性，循泵可以半水
叶片振动采集系统 BVA，硬件部分
叶片振动监测系统 BVM，软件部分
传感器
振动数据管理
信号 调理器
振动数据分析
切除低压缸 供热技术
结束语
电厂DCS 分散控制系统
载荷等过程参数
信号 采集器
振动信号供DCS系统 进行采集
振动监测客户端
灵活性改造 的主要技术
储热供热技术
五、切除低压缸供热技术
3.4 叶片振动在线监测系统
主要工作： 低压通流及连通管改造；
优化控制系统。
灵活性改造 的主要技术
储热供热技术
五、切除低压缸供热技术
4.2 哈汽300MW等级机组切除低压缸供热改造方案 改造范围
电锅炉供热技术
旁路供热技术
切除低压缸 供热技术
序号
名称
数量 序号
名称
数量
1
中低压连通管
1套
8
低压正、反向隔板
1套
2 低压缸冷却蒸汽管道及阀门 1套
果，又避免喷水过量。 优化喷水角度，减少减温水回流导致叶片水蚀。
改进后的雾化喷头
第1路喷水
第2路喷水
灵活性改造 的主要技术
五、切除低压缸供热技术
储热供热技术
3.3 水蚀风险解决措施 叶片出汽边喷涂处理，提高叶片抗水蚀冲刷性能；
电锅炉供热技术
优化低压缸喷水系统，合理控制喷水量，加强雾化效果，减少叶片水蚀。
旁路供热技术
切除低压缸 供热技术
结束语
灵活性改造 的主要技术
储热供热技术
五、切除低压缸供热技术
3、哈汽解决措施
3.1 动应力风险解决措施
电锅炉供热技术
旁路供热技术
切除低压缸 供热技术
结束语
710mm叶片
730mm叶片
900A3叶片
更换经过验证的安全叶片
900B叶片
灵活性改造 的主要技术
储热供热技术
序号 1
2 4 5 6
7
8 9
项目名称 哈一热项目
吉林江南项目 白城项目
富拉尔基项目 哈平南项目
双辽电厂项目
长一热项目 辽源项目
储罐类型
带压 常压 常压 带压 常压 常压 常压 带压 带压 常压 常压 带压 常压
储罐有效容积m3
12000 17100 22000 16500 17000 8000 26000 18500 16500 18000 13000 11500 26000
旁路供热技术
切除低压缸 供热技术
结束语
灵活性改造 的主要技术 储热供热技术
电锅炉供热技术
旁路供热技术
五、切除低压缸供热技术
3.4 叶片振动在线监测系统
总体框架
叶片振动在线监测系统是一款进 行叶片振动数据的采集、存储、 分析，可用于叶片裂纹识别和疲 劳风险的评估软件，总体框架如 下所示。
叶片振动在线监测系统
4.2 哈汽300MW等级机组切除低压缸供热改造方案
电锅炉供热技术
总体方案
旁路供热技术
切除低压缸 供热技术
结束语
推荐方案： 更换中低压连通管，增加蝶阀及低压冷却蒸汽旁路。 低压通流优化升级： ①低压内缸升级为铸铁内缸； ②通流优化，末级叶片更换为900B叶片； ③优化低压缸喷水系统； ④增加末两级蒸汽温度测点。
3 低压末级隔板（正、反向） 各1套
4 低压缸冷却蒸汽管道及阀门 1套
5
抽汽系统用阀门
1套
6
低压内缸
1套
7
叶片振动来自百度文库线监测系统
1套
说明：需根据机组结构确定改造范围，部分机组可直接更换末级动静叶即满足需要， 也可以进行整个低压通流改造，进一步提高效率。
灵活性改造 的主要技术
储热供热技术
五、切除低压缸供热技术
放热工况：水泵启动，斜温层在底部推力的作 用下缓慢上移，热水自储罐上部排出进入供热管网 供热，换热后的温度降低的热网回水从储罐下方通 过单罐底部的集水器返回储罐，当出水热水温度达 到一定设计偏差时，停止放热。
灵活性改造 的主要技术
二、储热供热技术
储热供热技术
电锅炉供热技术
旁路供热技术 切除低压缸 供热技术 结束语
结束语
灵活性改造 的主要技术 储热供热技术
电锅炉供热技术
旁路供热技术
五、切除低压缸供热技术
2、低压缸切除带来的风险
动应力风险：
低压缸切缸后，蒸汽流量下降，导致流场不稳定，使气流从叶片表面脱落产生聚集 现象，形成倒流涡流区，涡流引发不规律的气流激振，使叶片出现动应力“突增现 象”，此时的动应力比设计工况要大约5～10倍，如果不对叶片动应力水平加以限
灵活性改造 的主要技术
四、汽轮机旁路供热技术
储热供热技术
电锅炉供热技术
旁路供热技术
切除低压缸 供热技术
结束语
① 可达到“停机不停炉”的效果； ② 改造投资也较小，但供热经济性较差； ③ 解决蒸汽流量的匹配； ④ 机组推力平衡； ⑤ 再热阀参与调整。
抽汽
切除低压缸供热技术
灵活性改造 的主要技术
储热供热技术
主要检测内容
电锅炉供热技术
旁路供热技术
切除低压缸 供热技术
结束语
叶片振动数据采集及信号分析系统
叶片振动监测客户端输出，包括： 异步共振分析。 同步共振分析。 传感器状态显示。 趋势分析功能。 叶片之间特征对比分析。 频谱查看。 将指定的分析图表和图片的描述文件 叶片振动特征参数和DCS中的过程参 数的变化同时进行显示。
灵活性改造 的主要技术
一、灵活性改造的主要技术
储热供热技术
电锅炉供热技术
旁路供热技术 切除低压缸 供热技术
围绕灵活性调峰需求与目标，目前国内火电机组所采用的主要技术有： 储热供热技术 电锅炉供热技术 汽轮机旁路供热技术 切除低压缸供热技术
结束语
储热供热技术
灵活性改造 的主要技术
二、储热供热技术
电锅炉供热技术
灵活性改造 的主要技术
三、电锅炉供热技术
储热供热技术 电锅炉供热技术
旁路供热技术
华能长春四热： 2×90MW+2×70MW=320MW 华电丹东电厂： 2×90MW+2×60MW=300MW 华能伊春： 2×90MW+2×70MW=320MW
切除低压缸 供热技术
结束语
汽轮机旁路供热技术
量投运。 此外，考虑到长期负荷(小汽机排汽、低压缸冷却蒸汽5~10t/h、热网疏水)和短期负荷（旁路、各
路疏水）。凝汽器在正常投运时，可能会维持低于设计背压的背压值。凝汽器循环水可以半水量运行， 但不易长期低于半水量运行。长期低于半水量水量运行会导致凝汽器结垢加剧。流速过低会导致部分 管内循环水静置，加剧换热管点蚀。 2）低压加热器
灵活性改造 的主要技术
二、储热供热技术
储热供热技术
电锅炉供热技术
旁路供热技术
切除低压缸 供热技术
结束语
斜温层储水罐
系统中用储罐将热介质存储在 储罐的上方，冷介质在储罐的下部 ，依靠密度差，热介质始终保持在 上部，冷介质始终保持在下部。中 间形成一段温度梯度层—斜温层 。斜温层技术实现了一个容器同时 盛装高低温两种介质。简化了储热 系统配置，降低了储热成本。在空 调蓄冷，供热机组蓄热等领域应用 广泛。