600MW汽輪機(jī)動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與降損分析

龐正斌

(華電內(nèi)蒙古能源有限公司包頭發(fā)電分公司,內(nèi)蒙古包頭　014013)

600MW汽輪機(jī)動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與降損分析

龐正斌

(華電內(nèi)蒙古能源有限公司包頭發(fā)電分公司,內(nèi)蒙古包頭014013)

隨著我國(guó)電網(wǎng)容量的增大,電網(wǎng)運(yùn)行的高峰期與低谷期間的差異也隨之增大;隨著電力結(jié)構(gòu)的變化,大容量電機(jī)組參與調(diào)峰運(yùn)行勢(shì)在必行。本文針對(duì)600MW汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行與降損情況進(jìn)行分析,并提出一些意見(jiàn)。

汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行降損

近年來(lái)，600MW及以上的大容量汽輪機(jī)組得到廣泛應(yīng)用，并大部分參與到調(diào)峰運(yùn)行中來(lái)，往往伴隨著安全隱患和降低運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性等問(wèn)題。這類問(wèn)題成為人們密切關(guān)注的對(duì)象，也成為相關(guān)專家致力研究的課題。對(duì)汽輪機(jī)熱耗率造成影響的因素主要是通流部分特性、環(huán)境條件、高壓條門特性與運(yùn)行方式等。運(yùn)行方式不同，致使機(jī)組各級(jí)壓力、效率及各段抽汽量產(chǎn)生變化，導(dǎo)致輔助設(shè)備(鍋爐、給水泵等)的工況也不同。在此環(huán)境下，汽輪機(jī)組的相對(duì)內(nèi)效率、給水泵功耗不同，使各種運(yùn)行方式下的熱經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生差異。

1　影響機(jī)組效率的因素

1.1機(jī)組效率公式

機(jī)組效率(η)=循環(huán)效率(ηt)×節(jié)流效率(ηth)×相對(duì)內(nèi)效率(ηi′)

1.2提高效率途徑

提高機(jī)組效率的途徑主要從循環(huán)效率、節(jié)流效率、相對(duì)內(nèi)效率三方面著手。

(1)提高循環(huán)效率;通過(guò)對(duì)初終參數(shù)進(jìn)行調(diào)整(如提高初參數(shù)、降低終參數(shù))，來(lái)發(fā)展大容量機(jī)組，從而提高循環(huán)效率。例如:亞臨界機(jī)組到超臨界機(jī)組，初參數(shù)從16.67M Pa/538℃/538℃提高到24.1MPa/593℃/593℃，效率約提高了5%。(2)提高通流效率;節(jié)流效率是指全機(jī)扣除進(jìn)汽機(jī)構(gòu)節(jié)流損失后的理想比焓降:全機(jī)總的理想比焓降。相對(duì)內(nèi)流相率是指汽機(jī)構(gòu)外的通流部分相對(duì)內(nèi)流效率，又稱通流效率。引進(jìn)最新科學(xué)技術(shù)，使通流部分的結(jié)構(gòu)得到完善，從而提高通流效率。新型葉片技術(shù)與汽封技術(shù)能有效提高通流效率5%。例如:德國(guó)Boxberg電站的907MW引入最新3DSTM與3DVTM葉片技術(shù)后，成為通流效率世界之最。(3)優(yōu)化負(fù)荷點(diǎn);在固定的通流部分與運(yùn)行參數(shù)下，對(duì)每一個(gè)負(fù)荷點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，也有利于提高機(jī)組效率。目前，噴嘴配汽方式在大型機(jī)組中普遍應(yīng)用，對(duì)其的調(diào)節(jié)有三種方案:噴嘴調(diào)節(jié)、節(jié)流調(diào)節(jié)和滑壓調(diào)節(jié)。在流量、初參數(shù)、終參數(shù)都相同的情況下，中、低壓缸的做功情況也相差無(wú)幾，只需比較高壓缸的做功差異。噴嘴調(diào)節(jié)、節(jié)流調(diào)節(jié)與滑壓調(diào)節(jié)互相作用，對(duì)效率的影響卻又各不相同。由于在進(jìn)行節(jié)流調(diào)節(jié)時(shí)，閥門同時(shí)開(kāi)啟，致使部分負(fù)荷時(shí)，產(chǎn)生較大的節(jié)流損失;對(duì)于中間的再熱機(jī)組，負(fù)荷每減少50%損失2%的節(jié)流。若不計(jì)溫度的影響，高壓缸理想焓降與相對(duì)內(nèi)效率基本保持不變。噴嘴調(diào)節(jié)時(shí)，損失節(jié)流的只有部分開(kāi)啟的閥門，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷在30%以下時(shí)，節(jié)流的損失會(huì)增大一些，因此，噴嘴調(diào)節(jié)的效率高于節(jié)流調(diào)節(jié)效率?；瑝赫{(diào)節(jié)時(shí)，初溫不變，閥門全開(kāi)或在損失節(jié)流最少的位置，通過(guò)改變鍋爐燃燒工況從而降低出壓，降低理想循環(huán)效率，減少節(jié)流損失。不同的運(yùn)行方式，導(dǎo)致不確定的汽輪機(jī)效率。汽輪機(jī)組的定滑壓運(yùn)行曲線是由負(fù)荷下最佳點(diǎn)組成的，與主蒸汽壓力相關(guān)。該曲線有利于機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行并降低機(jī)組的熱耗率。

2　研究方案

2.1試驗(yàn)方案

負(fù)荷降低時(shí)，噴嘴配汽汽輪機(jī)組可采用定壓運(yùn)行與滑壓運(yùn)行兩種方式，但出于可靠與安全的考慮，可采用復(fù)合滑壓運(yùn)行方式。

(1)定壓運(yùn)行;在初壓不變的情況下，采取單閥調(diào)節(jié)或順序閥調(diào)節(jié)。由于單閥調(diào)節(jié)時(shí)，閥門全部開(kāi)啟，會(huì)產(chǎn)生較大的節(jié)流損失。因此為保證機(jī)組安全，單閥調(diào)節(jié)一般在機(jī)組開(kāi)啟、停止階段或在低負(fù)荷情況下使用。使用順序閥門調(diào)節(jié)時(shí)，初壓保持不變，挨個(gè)關(guān)小閥門，使只有一個(gè)閥節(jié)流，從而降低流量與負(fù)荷。順序閥門調(diào)節(jié)通常在高負(fù)荷的情況下使用。(2)滑壓運(yùn)行;滑壓運(yùn)行分為常規(guī)滑壓和閥點(diǎn)滑壓兩種類型。常規(guī)滑壓時(shí)，閥門全部開(kāi)啟或在損失節(jié)流最少的位置;閥點(diǎn)滑壓因在滑壓程度較深時(shí)，初壓較大降低導(dǎo)致循環(huán)效率大幅度降低，從而分為2閥點(diǎn)滑壓運(yùn)行方式和3閥點(diǎn)滑壓運(yùn)行方式。定-滑-定模式是目前各機(jī)組最基本的運(yùn)行模式?；瑝哼\(yùn)行曲線受熱系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀況、冷熱季水溫變化與蒸汽的影響，導(dǎo)致汽輪機(jī)制造廠給出的滑壓曲線與最優(yōu)的滑壓曲線出現(xiàn)偏差。因此，測(cè)試定滑壓曲線成為選擇最優(yōu)滑壓曲線的有效途徑。目前國(guó)內(nèi)進(jìn)行滑壓曲線的測(cè)試方式有兩種:一種是在運(yùn)行曲線上選取3個(gè)主蒸汽壓力，一般情況下，中間的壓力值最優(yōu)，由于存在著較大的壓力間隔，若得出的結(jié)果顯示中間壓力的熱耗率不是最小，則尋優(yōu)失敗;另一種是認(rèn)為在負(fù)荷相同的情況下，最低熱耗會(huì)在閥點(diǎn)位置，通過(guò)定壓、常規(guī)滑壓和閥點(diǎn)滑壓進(jìn)行工況試驗(yàn)后，最低熱耗點(diǎn)不一定只在閥點(diǎn)位置出現(xiàn)。兩種測(cè)試方法的理論都建立在非調(diào)節(jié)級(jí)的內(nèi)效率不受噴嘴部分進(jìn)汽的影響。但其結(jié)果顯示，部分進(jìn)汽度對(duì)非調(diào)節(jié)級(jí)內(nèi)效率是有影響的，它能降低非調(diào)節(jié)級(jí)相對(duì)內(nèi)效率與機(jī)組效率，且進(jìn)汽度越小造成的影響越大。(3)復(fù)合滑壓;通過(guò)考慮操作的安全性，從而得出復(fù)合滑壓運(yùn)行方式。復(fù)合滑壓主要以負(fù)荷與閥位聯(lián)合使用為基礎(chǔ)，在2閥與3閥、3閥與4閥之間運(yùn)行。進(jìn)行復(fù)合滑壓時(shí)2閥或3閥全部開(kāi)啟，1個(gè)閥門節(jié)流。復(fù)合滑壓運(yùn)行方式將各測(cè)試工況修正后的熱耗率與負(fù)荷的曲線分為定壓運(yùn)行曲線、常規(guī)滑壓運(yùn)行曲線、2閥/3閥點(diǎn)滑壓工況曲線與復(fù)合滑壓工況曲線五種。

2.2研究結(jié)果

測(cè)試結(jié)果顯示當(dāng)負(fù)荷為540-580MW時(shí)，應(yīng)采用定壓運(yùn)行;當(dāng)負(fù)荷為480-540MW時(shí)，應(yīng)采用復(fù)合滑壓運(yùn)行;負(fù)荷為450-480MW時(shí)，應(yīng)采用3閥點(diǎn)滑壓運(yùn)行;負(fù)荷為370-450MW時(shí)，應(yīng)采用復(fù)合滑壓運(yùn)行;負(fù)荷為300-370時(shí)，應(yīng)采用2閥點(diǎn)滑壓運(yùn)行。

3　結(jié)語(yǔ)

將復(fù)合滑壓工況運(yùn)用到優(yōu)化定滑壓運(yùn)行方式中來(lái)，能夠通過(guò)測(cè)試找出最佳滑壓曲線。復(fù)合滑壓運(yùn)行方式實(shí)現(xiàn)了2閥點(diǎn)/3閥點(diǎn)到定壓的順序轉(zhuǎn)變，有效使600MW汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)與安全運(yùn)行。不過(guò)，在實(shí)際使用中，機(jī)組運(yùn)行、鍋爐燃燒等情況產(chǎn)生的影響也應(yīng)考慮到，并適當(dāng)修正壓力曲線。

[1]李玲,胥建群,李剛,石永鋒,郭其祥.噴嘴配汽方式600MW汽輪機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化研究[J].汽輪機(jī)技術(shù),2011(3):209-212+235.

[2]李玲,胥建群,石永鋒.600MW汽輪機(jī)組運(yùn)行方式優(yōu)化研究[J].發(fā)電設(shè)備,2010(6):396-400.

[3]李勇,單麗清,盧麗坤.某600MW汽輪機(jī)配汽方式優(yōu)化方法研究[J].汽輪機(jī)技術(shù),2013(3):205-207+194.