长期变工况下运行背压汽轮机组改造方法与经济效益

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1、小氮肥修改稿2014-03-09长期变工况运行背压汽轮机改造方法经济效益崔素玉张玉峰崔健锋孙迎芬田松峰(石家庄双联化工有限责任公司河北石家庄050200)（华北电力大学河北保定071003)1机组情况石家庄双联化工有限责任公司有1台B12-4.9/0.98型次高压背压机组，进汽压力4.9MPa,温度435℃，最大进汽量150t/h，1个双列调节级，3个压力级，套装转子，喷嘴调节。2003年针对热用户用蒸汽量少，达不到设计要求，机组通流部分作过1次调整，目的作为抽背压机组使用。实际运行中，锅炉主汽压力在4.1～4.2MPa左右，低

2、于原机组设计进汽压力4.9MPa，背压在高限约1.1MPa纯背压方式运行。随着供热需求增大,机组进汽流量达到50t/h时，复速级后压力达1.7～1.8MPa，调节级后温度有时达到380～390℃。由于机组为套装转子，复速级在这个温度下对机组安全性影响较大，且机组出力仅1800～2200kW，相对内效率﹤50%。为此，提出对该机组进行二次改造，改造目标，调节级后温度350℃，排汽压力仍为原设计低限0.98MPa（a），运行方式为纯背压运行。2综合分析在次高压背压机组实际运行中，由于初压及背压变化，原设计调节级蒸汽有效焓降为159.

3、6kJ/kg，实际调节级蒸汽有效焓降仅为85.2kJ/kg；压力级原设计蒸汽有效焓降为144.25kJ/kg,实际蒸汽有效焓降为84.4kJ/kg。对于调节级来讲，其一,根据喷嘴调节与调节级的工作特点，喷嘴调节的调节级中工作特点为依次开启，每个门头控制一个弧段的喷嘴组，故调节级都是部分进汽，变工况运行部分负荷下，只有未完全开启的调节门才有节流作用，全开的调门节流损失很小。本机组调节级共5个喷嘴组，8个调节门，随着负荷的升高顺序开启，改变调节级的通流面积，该机在50t/h负荷下，只有1#和2#调节门完全开启，1#和2#调节门控制第

4、1组喷嘴，3#和4#调节门控制第2组喷嘴，这样通过第1组喷嘴造成的节流损失很小，而3#和4#调节门节流损失很大，这两部分汽流在各自喷嘴汽道中膨胀到调节级汽室压力下混合，使混合后蒸汽焓值升高，进汽初压的降低也使全开调门喷嘴前初压降低,蒸汽焓降减少。其二,由于2003年堵喷是根据抽背原则改造，压力级喷嘴堵得较多，经初步计算,如果调节级蒸汽流量与喷嘴面积配合得合适，调节级后蒸汽温度也不会高于380℃，但最后1个压力级处于鼓风工况，而流体的特性会使机组内部流体根据具体整机理想焓降重新分配每一级理想焓降，这样导致压力级5小氮肥修改稿201

5、4-03-09每级蒸汽有效焓基本正常，调节级蒸汽有效焓降低。根据初步计算数据结果，调节级第2列动叶栅排汽速度为-101.6m/s，余速方向角为-66.7°。计算表明第2列动叶栅实际是在作负功。3改造措施3.1改造方案降低调节级后压力，调整通流面积，增加调节级有效焓降，确定最佳速比，以减少损失,降低调节级后温度；降低背压重新整理压力级部分通流面积以适应热负荷。故需重新进行热力计算，根据改造要求对机组通流部分进行重新设计。表1热力计算数据汇总项目调节级第1压力级第2压力级第3压力级主汽流量/(t·h-1)55555555级前压力/M

6、Pa(表压)4.31.51.21级后压力/MPa(表压)1.51.210.968部分进汽损失/(kJ·kg-1)26.1541.2881.413级有效焓降/(kJ·kg-1)160.0543.7240.85级内焓损失/(kJ·kg-1)38.9244.8684.597级效率/%62.3176.6475.73功率/kW2228.92607.18567.40从表1数据可知：调节级后温度为348.4℃，排汽温度为287.6℃，级总功率为3403.50kW，电功率为3100kW；新蒸汽经调节级和第1压力级到第2压力级作完功,级后压力即降

7、低到0.968MPa(a)，故需在改造中去除末级叶轮（即第3压力级），拆除末级隔板；根据设计流量下所需要的通流面积，折算成调节级和第1、2、3压力级的喷嘴数量，最后确定每一级喷嘴整数数量。表2改进前后喷嘴数目只项目调节级第1压力级第2压力级第3压力级原有喷嘴数目17242324改进后喷嘴数目11424005小氮肥修改稿2014-03-093.2改造方案的实施3.2.1调节级喷嘴的改造由于1#和2#调节门控制7只喷嘴（第1喷嘴组），3#和4#调节门控制10只喷嘴（第2喷嘴组），实际运行中1#和2#调节门全开，第2喷嘴组只有3#调节

8、门部分开启，4#调节门关闭，总共有17只喷嘴参与做功（见图1）。这与设计误差很大，利用专用堵块堵住喷嘴的办法无论内外封堵都会破坏原有的结构，给以后恢复工作造成困难。但7#或8#调节门分别控制5只喷嘴，1#、2#、7#或者1#、2#、8#调节门组合（控制的喷嘴数量