一種亞臨界機組的改造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種亞臨界機組的改造方法，包括步驟a)，保持亞臨界機組額定壓力參數(shù)不變，改造及替換亞臨界機組相關(guān)材料或設(shè)備，提升亞臨界機組額定溫度參數(shù)等級。具體地，在步驟a中，所述亞臨界機組的額定溫度參數(shù)等級提升為超超臨界機組額定溫度或者更高溫度參數(shù)等級。本發(fā)明改造成本相對較低，可大幅提高亞臨界機組效率，性價比高，具有顯著優(yōu)勢。
【專利說明】一種亞臨界機組的改造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種亞臨界機組的改造方法，具體地，涉及將傳統(tǒng)的亞臨界機組改造為高溫亞臨界機組的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著材料技術(shù)的不斷發(fā)展和世界能源的日益緊張，超臨界機組/超超臨界機組相對亞臨界機組的優(yōu)勢也越來越得到體現(xiàn)，目前已發(fā)展成為國內(nèi)外新建機組的首選。現(xiàn)有的亞臨界、超臨界、超超臨界機組典型參數(shù)分別為16.7MPa/538 °C/538 °C、24.lMPa/538°C /566°C、27MPa?31MPa/600°C /600°C，超臨界/超超臨界機組由于其蒸汽參數(shù)較高，因此其熱效率相對較高。而在我國，為了改善電力結(jié)構(gòu)，近年也啟動了“上大壓小”工程，逐漸開始淘汰中小型高耗能機組，但亞臨界發(fā)電機組容量占總電力裝機容量比重依然較大，現(xiàn)存300MW/600MW等級亞臨界機組總量約達3億千瓦。鑒于其運行時間不長，且受電力供應(yīng)和資金等條件限制，現(xiàn)階段不可能關(guān)停這些相對較高耗能的中型機組，較理想的解決途徑便是對現(xiàn)有300MW/600MW等級的亞臨界機組進行技術(shù)改造以降低其能耗，減少污染物排放，同時又能滿足電力生產(chǎn)的需求。
[0003]但目前，針對這類亞臨界機組的改造，傳統(tǒng)的方法多局限在機組原有參數(shù)等級的框架里進行一些設(shè)備或者系統(tǒng)的局部改造，改造的優(yōu)勢不明顯，投資與節(jié)能收益的性價比不高。而事實上，隨著材料技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)階段，通過改造亞臨界機組，提升其參數(shù)，已經(jīng)不存在技術(shù)問題，一方面，這會明顯提升機組效率，另一方面也會相應(yīng)增大電站改造成本，例如，提升機組的壓力參數(shù)，絕大部分設(shè)備和管道的壁厚要相應(yīng)增加，或選用性能和價格更高一些的材料，包括諸如鍋爐、汽機、加熱器、給水泵、管閥等需承受高壓的設(shè)備部件都需進行全面更換，改造面太廣且成本巨大，并且溫度不變情況下，僅單一地提高壓力參數(shù)，雖然熱力循環(huán)效率有所增加，但由于蒸汽容積流量大幅下降，汽輪機的內(nèi)效率亦會明顯下降，因此，對機組綜合效率的提升也并不明顯，如若同時提升壓力、溫度參數(shù)，改造成本又會進一步提升。因而，此類改造，雖無技術(shù)問題，但其改造性價比低。有鑒于此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種可大幅提高亞臨界機組效率、改造范圍適度、性價比具有顯著優(yōu)勢的改造方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于上述目前火電廠亞臨界機組改造的需求及現(xiàn)有改造技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在提供一種可大幅提高亞臨界機組效率、性價比具有顯著優(yōu)勢的改造方法。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種亞臨界機組的改造方法，包括步驟a)，保持亞臨界機組額定壓力參數(shù)不變，改造和替換亞臨界機組相關(guān)管道和設(shè)備等來提升亞臨界機組的額定溫度參數(shù)等級。具體地，在步驟a中，所述亞臨界機組的參數(shù)等級提升為超超臨界機組的額定溫度或者更高溫度參數(shù)等級。
[0006]具體地，步驟a包括:
[0007]al)改造亞臨界機組鍋爐的過熱器、再熱器及聯(lián)箱等，使其溫度參數(shù)等級可達到超超臨界機組額定溫度或者更高溫度參數(shù)等級；
[0008]a2)改造亞臨界機組汽輪機的高壓缸、中壓缸，使其溫度參數(shù)等級可達到超超臨界機組額定溫度或更高溫度參數(shù)等級；
[0009]a3)替換亞臨界機組的主蒸汽管道及閥門，再蒸汽管道及閥門，高、中壓旁路閥等，使其溫度參數(shù)等級可達到超超臨界機組額定溫度或更高溫度參數(shù)等級。
[0010]替換材料可以是目前常用于超超臨界發(fā)電機組的高溫奧氏體鋼、鐵素體鋼、馬氏體鋼或其它可承受更高溫度的材料，牌號可為P91、T91、P122、P92、E911、FN616、HCMl2,HCM12A、EMl2, HCM9M、SA_387Gr22/22L、SA_387Gr91、SA_387Gr911、SA_1017Grl22、HT9 和HT91及其它可承受更高溫度的材料。
[0011]所述超超臨界機組額定溫度參數(shù)可為超超臨界機組的典型溫度參數(shù)等級，如600。。。
[0012]本發(fā)明的所述方法還包括步驟:
[0013]bl)加強鍋爐基礎(chǔ)，將所述高壓缸置于所述鍋爐頂部，并配置相應(yīng)容量的發(fā)電機。
[0014]或b2)加強鍋爐基礎(chǔ)，將所述高壓缸和中壓缸都置于所述鍋爐頂部，并配置相應(yīng)容量的發(fā)電機。
[0015]本發(fā)明具有以下優(yōu)點和效果:
[0016]1、本發(fā)明通過保持機組額定壓力參數(shù)不變，提升機組的額定溫度參數(shù)等級，鍋爐側(cè)只需改變過熱器、再熱器(低溫度參數(shù)的一級過熱器、一級再熱器仍可保留不變)；汽輪機處需改變高、中壓缸；另外便是主蒸汽管道、閥門，熱再蒸汽管道、閥門，高、中壓旁路閥?？偟膩碚f，相對改動量少，此外，壓力參數(shù)不變，管道的壁厚也可得到控制，因而總的改造面適度，性價比高。
[0017]2、本發(fā)明大幅提升了機組的溫度參數(shù)，一方面，可顯著提升機組循環(huán)熱效率；另外一方面，在機組容量一定的情況下，壓力不變，溫度的提升，使得蒸汽比容增大，汽輪機的內(nèi)效率也會相應(yīng)提升。
[0018]3、本發(fā)明因提升機組溫度參數(shù)而改變高、中壓缸，在相同改造成本的同時，還可獲得目前先進的汽輪機內(nèi)缸進汽方式、通流部分、葉型優(yōu)化等技術(shù)的收益。對于600MW等級的高、中壓缸的內(nèi)效率，可提升至92%、94%以上。
[0019]4、本發(fā)明不改變機組壓力參數(shù)，機組的控制方式、運行方式也均未發(fā)生變化，對機組運行人員來說，其操作理念也基本無變化。
[0020]5、本發(fā)明還包括加強鍋爐基礎(chǔ)，將所述的亞臨界機組的高壓缸設(shè)置在所述鍋爐的頂上，以縮短所述主蒸汽管道、冷再蒸汽管道的長度；進一步地，還可以將所述的亞臨界機組的高壓缸、中壓缸都設(shè)置在所述鍋爐的頂上，以縮短所述主蒸汽管道、冷再蒸汽管道及熱再蒸汽管道的長度。這不僅可大大減少管道材料的改造成本，還可降低管道的壓降，進一步提升機組經(jīng)濟性。
[0021]6、本發(fā)明可在不增加機組燃料消耗的前提下利用效率的大幅提升相應(yīng)提高機組的發(fā)電出力，不僅節(jié)能且增加收益。
[0022]以下對本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為同一制造廠商提供的同等容量下超臨界/超超臨界機組熱耗值。
[0024]圖2為本發(fā)明實施例2的示意圖。
[0025]圖3本發(fā)明實施例3采用分缸的示意圖
[0026]圖4本發(fā)明實施例3采用合缸的示意圖。

【具體實施方式】
[0027]本發(fā)明揭露了一種亞臨界機組的改造方法，包括步驟a)，保持亞臨界機組額定壓力參數(shù)不變，改造及替換亞臨界機組相關(guān)材料或設(shè)備來提升亞臨界機組的額定溫度參數(shù)等級。具體地，在步驟a中，所述亞臨界機組額定溫度參數(shù)等級提升為超超臨界機組額定溫度或更高溫度的參數(shù)等級。
[0028]具體地，步驟a包括:
[0029]al)改造亞臨界機組的鍋爐I的過熱器11和再熱器12，使其溫度參數(shù)等級可達到超超臨界機組額定溫度或更高溫度的參數(shù)等級；
[0030]a2)改造亞臨界機組的汽輪機2的高壓缸21和中壓缸22，使其溫度參數(shù)等級可達到超超臨界機組額定溫度或更高溫度的參數(shù)等級；
[0031]a3)替換亞臨界機組的主蒸汽管道3及相應(yīng)閥門和熱再蒸汽管道4及相應(yīng)閥門，高、低壓旁路閥等，使其溫度參數(shù)等級可達到超超臨界機組額定溫度或更高溫度的參數(shù)等級；
[0032]替換材料可以是目前常用于超超臨界發(fā)電機組的高溫奧氏體鋼、鐵素體鋼、馬氏體鋼或其它可承受更高溫度的材料，牌號可為P91、T91、P122、P92、E911、FN616、HCMl2,HCM12A、EMl2, HCM9M、SA_387Gr22/22L、SA_387Gr91、SA_387Gr911、SA_1017Grl22、HT9 和HT91及其它可承受更高溫度的材料。
[0033]所述超超臨界機組的溫度參數(shù)等級可為其典型參數(shù)等級，如600-620°C。
[0034]本發(fā)明還包括加強鍋爐基礎(chǔ)，將所述高壓缸21置于所述鍋爐頂部，也可將所述高壓缸21和所述中壓缸22都置于所述鍋爐頂部。
[0035]實施例1
[0036]以某亞臨界機組為例，其原主蒸汽參數(shù)設(shè)計值為16.7MPa/538°C，再熱蒸汽溫度設(shè)計值也為538°C，熱耗設(shè)計值為7862KJ/KWh。
[0037]利用本發(fā)明的亞臨界機組改造方法，鍋爐側(cè)，在原有鍋爐I設(shè)備基礎(chǔ)上改裝由600°C等級材料制成的過熱器11和再熱器12 ;汽機側(cè)，將汽輪機2高、中壓缸21和22改造為600°C等級的汽缸；與此同時，將鍋爐I至汽輪機2之間的主蒸汽的管道3、閥門和熱再蒸汽的管道4、閥門以及高、中壓旁路閥均更換為600°C等級材料的相應(yīng)設(shè)備。機組設(shè)計壓力不變，保持在16.7MPa，而將主蒸汽、再熱蒸汽的設(shè)計溫度值都提升到600°C。
[0038]根據(jù)同一制造廠商提供的同等容量機組下的超超臨界機組滑壓運行時(600°C溫度不變下)不同壓力的熱耗值以及超臨界機組(23.96MPa/538°C /566°C)的熱耗設(shè)計值7602KJ/KWh，如圖1所示。利用插值法，容易獲得改造后的高溫亞臨界機組(蒸汽參數(shù)16.7MPa/600°C /600°C )的機組熱耗值約為7492KJ/KWh。由此可見，通過本發(fā)明，將傳統(tǒng)的亞臨界機組改造成高溫亞臨界機組，可使其熱耗值由原7862KJ/KWh降低到7492KJ/KWh，并且該熱耗水平明顯優(yōu)于同一廠商的超臨界機組，僅次于目前的超超臨界機組。
[0039]實施例2
[0040]以某亞臨界機組為例，其主蒸汽參數(shù)設(shè)計值為16.7MPa/538°C，再熱蒸汽溫度設(shè)計值也為538°C°C，熱耗設(shè)計值為7862KJ/KWh。
[0041]利用本發(fā)明的亞臨界機組改造方法，在其現(xiàn)有鍋爐I設(shè)備上，對鍋爐改裝由600°C等級材料制成的過熱器11和再熱器12，同時將現(xiàn)有汽輪機2的高、中壓缸21和22，鍋爐至汽輪機之間的主蒸汽的管道3、閥門和熱再蒸汽的管道4、閥門以及高、中壓旁路閥的材料均改造及更換為60(TC等級，機組設(shè)計壓力不變，保持在16.7MPa，而將主蒸汽、再熱蒸汽的設(shè)計溫度值都提升到600°C。
[0042]此外，通過加強鍋爐基礎(chǔ)，將高壓缸21放在鍋爐I頂上，并配置相應(yīng)容量的發(fā)電機。從鍋爐過熱器出來的主蒸汽直接進入鍋爐頂上的高壓缸做功，高壓缸的排汽即冷再蒸汽進入鍋爐再熱器進一步吸熱，吸熱后的熱再蒸汽再進入布置在常規(guī)汽輪發(fā)電機運行層的中壓缸繼續(xù)做功。如圖2所示，其中A點的汽輪機包括高壓缸21，B點的汽輪機包括中壓缸22和低壓缸23。
[0043]該實施方式除了具備實施方式一的一切優(yōu)點外，還極大縮短了主蒸汽管道及冷再蒸汽管道，不僅減少了高昂的合金管道材料成本，并降低了主蒸汽管道和冷再蒸汽管道的壓力和散熱損失，提高了機組經(jīng)濟性。通過該實施方式，將傳統(tǒng)的亞臨界機組改造成高溫亞臨界機組，可使其熱耗值由原7862KJ/KWh降低到7492KJ/KWh，同時，由于進一步將高壓缸放在了鍋爐頂上，可降低主蒸汽管道和冷再蒸汽管道的壓力和散熱損失，折算成熱耗，可進一步降低到7474KJ/KWh。
[0044]實施例3
[0045]以某亞臨界機組為例，其主蒸汽參數(shù)設(shè)計值為16.7MPa/538°C，再熱蒸汽溫度設(shè)計值也為538°C，熱耗設(shè)計值為7862KJ/KWh。
[0046]利用本發(fā)明的亞臨界機組改造方法，在其現(xiàn)有鍋爐I設(shè)備上，對鍋爐I改裝由600°C等級超超臨界發(fā)電機組材料制成的過熱器11和再熱器12，同時將現(xiàn)有汽輪機2的高、中壓缸21和22，鍋爐至汽輪機之間的主蒸汽的管道3、閥門和熱再熱蒸汽的管道4、閥門以及高、中壓旁路閥均改造及更換為600°C等級，機組設(shè)計壓力不變，保持在16.7MPa，而將主蒸汽、再熱蒸汽的設(shè)計溫度值都提升到600°C。
[0047]此外，通過加強鍋爐基礎(chǔ)，將高壓缸21和中壓缸22都放在鍋爐頂I上，并配置相應(yīng)容量的發(fā)電機。從鍋爐過熱器出來的主蒸汽直接進入鍋爐頂上的高壓缸做功，高壓缸的排汽即冷再蒸汽進入鍋爐再熱器進一步吸熱，吸熱后的熱再蒸汽再進入鍋爐頂上的中壓缸繼續(xù)做功。然后中壓缸的排汽再進入布置在常規(guī)汽機層的低壓缸做功。高、中壓缸結(jié)構(gòu)型式根據(jù)不同容量等級可為分缸或合缸，分別如圖3、圖4所示，其中A點的汽輪機包括高壓缸21和中壓缸22，B點的汽輪機包括低壓缸23。
[0048]該實施方式除了具備實施方式I的一切優(yōu)點外，還極大縮短了主蒸汽管道、冷再蒸汽管道、熱再蒸汽管道，不僅減少了高昂的合金管道材料成本，并降低了主蒸汽、再熱蒸汽管道的壓力和散熱損失，折算成熱耗，可進一步降低到7464KJ/KWh。
[0049]以上詳細描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應(yīng)當理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思做出諸多修改和變化。因此，凡本【技術(shù)領(lǐng)域】中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種亞臨界機組的改造方法，包括以下步驟: a)保持亞臨界機組額定壓力參數(shù)不變，改造和替換亞臨界機組相關(guān)材料或設(shè)備，提升亞臨界機組額定溫度參數(shù)等級。
2.如權(quán)利項I所述的亞臨界機組的改造方法，其中，在步驟a中，提升所述亞臨界機組額定溫度參數(shù)等級為超超臨界機組額定溫度或者更高溫度參數(shù)等級。
3.如權(quán)利項2所述的亞臨界機組的改造方法，其中，步驟a包括: al)改造亞臨界機組鍋爐的過熱器、再熱器及聯(lián)箱，使其溫度參數(shù)等級達到超超臨界機組額定溫度或更高溫度參數(shù)等級； a2)改造亞臨界機組汽輪機的高壓缸、中壓缸，使其溫度參數(shù)等級達到超超臨界機組額定溫度或更高溫度參數(shù)等級； a3)替換亞臨界機組的主蒸汽管道及閥門，再蒸汽管道及閥門，高、中壓旁路閥，使其溫度參數(shù)等級達到超超臨界機組額定溫度或更高溫度參數(shù)等級。
4.如權(quán)利項3所述的亞臨界機組改造方法，其中，所述方法還包括步驟: bl)加強鍋爐基礎(chǔ)，將所述高壓缸置于所述鍋爐頂部，并配置相應(yīng)容量的發(fā)電機。
5.如權(quán)利項3所述的亞臨界機組改造方法，其中，所述方法還包括步驟: b2)加強鍋爐基礎(chǔ)，將所述高壓缸和中壓缸都置于所述鍋爐頂部，并配置相應(yīng)容量的發(fā)電機。
6.如權(quán)利項3所述的亞臨界機組改造方法，其中，所述改造的過熱器、再熱器、高壓缸、中壓缸，替換的主蒸汽管道及閥門、熱再蒸汽管道及閥門，高、中壓旁路閥，其材料是高溫奧氏體鋼、鐵素體鋼或馬氏體鋼，牌號為P91、T91、P122、P92、E911、FN616、HCMl2, HCM12A、EM12、HCM9M、SA_387Gr22/22L、SA_387Gr91、SA_387Gr911、SA_1017Grl22、HT9 或 HT91。
7.如權(quán)利項3所述的亞臨界機組改造方法，其中，所述超超臨界機組額定溫度參數(shù)為其典型溫度參數(shù)等級，即600°C -620°C。
【文檔編號】F01D25/28GK104421922SQ201310398703
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月4日
【發(fā)明者】馮偉忠 申請人:馮偉忠