600MW超臨界機組中低負荷優(yōu)化分析

摘 要：為提高機組性能，進一步降低機組中低負荷運行時的供電煤耗，某電廠對1號機組進行中低負荷經濟性運行的優(yōu)化分析。文章主要對汽輪機配汽方式進行優(yōu)化研究，提高機組中低負荷運行經濟性，具有明顯節(jié)能效果。

關鍵詞：汽輪機；優(yōu)化；順序閥；經濟性

1 概述

某電廠1號機組汽輪機為東方汽輪機廠制造的超臨界、一次中間再熱、沖動式、單軸、三缸四排汽、雙背壓、凝汽式汽輪機，機組型號為N600-24.2/566/566。1號汽輪機調門配汽曲線當前采用全電調控制的復合配汽方式，該配汽方式在啟動和低負荷階段采用節(jié)流配汽方式運行，在高負荷下過渡到噴嘴配汽方式運行。由于機組參與調峰頻繁，運行峰谷差較大，造成機組在低負荷時的節(jié)流損失較大，經濟性較差。為適應電網調峰和提高機組經濟性，進一步降低機組中低負荷運行時的供電煤耗，有必要對其配汽方式進行優(yōu)化。

2 汽輪機配汽優(yōu)化分析

2.1 高壓調節(jié)閥開啟順序

1號汽輪機具有4個高壓調節(jié)閥，分別與4個噴嘴組相對應，噴嘴組1、3安裝于上半缸，噴嘴組2、4安裝于下半缸，在充分考慮汽輪機啟、停及運行的安全性與經濟性的基礎上，結合已投運機組的運行經驗，確定本機組順序閥下的閥門開啟順序為：CV1CV3→CV4→CV2，即CV1和CV3同時先開，接著開CV4，最后開CV2。

2.2 閥門重疊度

采用噴嘴調節(jié)時，多個調節(jié)閥依次開啟，在前一閥門尚未全開時，下一閥門便提前打開。我們將后閥開啟時，前閥通流量占其最大通流量的百分比定義為閥門重疊度。閥門重疊度的設置對汽輪機的調節(jié)特性和經濟性均有一定影響。重疊度小，總流量特性線性度較好，但閥門節(jié)流損失大，經濟性較低；反之重疊度大，總流量特性線性度較差，但閥門節(jié)流損失小，經濟性較好。因此，1號汽輪機順序閥運行模式下閥門的流量重疊度取95%。

2.3 調門配汽曲線

在閥序優(yōu)化和重疊度的基礎上，并考慮機組振動等安全因素，得到優(yōu)化后的配汽曲線見圖1。

3 閥序切換試驗及結果分析

3.1 閥序切換

分別在300MW、400MW工況下，1號機采用CCS模式進行了閥序切換試驗，并試驗了中停和回切功能，各負荷點閥序切換過程正常。閥序切換試驗完成后，機組正常運行投入新順序閥模式，可連續(xù)穩(wěn)定運行。閥序切換的操作要點如下：（1）機組負荷在260MW～500MW之間，退出機組AGC和一次調頻，檢查機組CCS控制方式運行正常，且未進行閥門活動試驗。（2）檢查機組負荷、主再熱蒸汽壓力和溫度穩(wěn)定后，點擊閥序切換按鈕，開始切換倒計時（總時長為600s），檢查DEH中一次調頻自動退出。（3）檢查機組各高壓調門逐步切換至順序閥開度，CV1、CV3開大，CV4、CV2關小，汽輪機各軸承溫度和振動參數(shù)正常。如機組負荷偏差超過20MW檢查切換自動中停，機組負荷偏差小于5MW時切換繼續(xù)。如切換過程中參數(shù)異常時可手動中停，正常后點擊切換按鈕繼續(xù)切換。如無法切換時則可回切，恢復復合閥配汽方式。（4）倒計時顯示為零，閥序切換方框顯示為順序閥狀態(tài)，操作完成，DEH畫面中一次調頻自動投入，再投入機組滑壓、AGC和一次調頻，檢查機組各參數(shù)正常。

3.2 試驗結果分析

1號機將復合閥配汽改進為順序閥配汽，并進行了熱力性能試驗，試驗結果如表1所示。

由表1可知：（1）300MW工況下，優(yōu)化后發(fā)電煤耗下降1.78g/（kW·h），供電煤耗下降1.86g/（kW·h）。（2）400MW工況下，優(yōu)化后發(fā)電煤耗下降1.57g/（kW·h），供電煤耗下降1.36g/（kW·h）。

3.3 存在的問題

3.3.1 汽輪機調節(jié)級超溫。1號機在順序閥下運行，特別是在升負荷過程中，調節(jié)級后蒸汽溫度會短暫超過530℃，通過調閱調節(jié)級蒸汽溫度超溫曲線可以發(fā)現(xiàn)，超溫往往發(fā)生在迅速升負荷過程中CV4開度達到40%以上時且CV2開度在20%以下時的階段。由于調節(jié)級后蒸汽溫度測點安裝在CV2對應的噴嘴組動葉后，當CV2開度較小時，通過CV2的小股氣流節(jié)流損失大，未膨脹降溫，汽流溫度較高，此時調節(jié)級溫度僅反映了該股汽流的溫度，并未反映出通過調節(jié)級后主流蒸汽的溫度，此溫度不能代表汽缸內壁和轉子的金屬溫度。因此，1號機在順序閥配汽方式下，加負荷過程超溫只是表面現(xiàn)象，汽缸內壁和轉子表面金屬溫度實際并未超溫，在當前狀態(tài)下，機組可連續(xù)運行。

3.3.2 汽輪機1、2號瓦溫高。1號機在順序閥下運行時，1、2號瓦溫最高可達100℃。因機組在復合閥下運行時1、2號瓦溫就已經偏高，約83℃左右，改進為順序閥配汽后，汽機變?yōu)樯线M汽方式，轉子增加了向下的受力，瓦溫必然升高。當前1、2號瓦溫雖然最高可達100℃，但瓦溫一直維持穩(wěn)定，距離報警值還有一定距離，且瓦溫升高的原因比較明確，即新配汽方式改變轉子受力，在此原因下瓦溫不會突然升高。因此，當前1、2號瓦溫高不影響機組連續(xù)運行。

4 結束語

（1）由各高壓調節(jié)閥的流量特性曲線，在閥序優(yōu)化和重疊度的基礎上，并考慮機組振動等安全因素，提出優(yōu)化后的配汽曲線。在不同工況下進行閥序切換試驗，切換過程正常。試驗完成后，機組正常運行投入順序閥方式，可連續(xù)穩(wěn)定運行。（2）將復合閥配汽改進為順序閥配汽，可提高機組運行經濟性：300MW工況下，優(yōu)化后發(fā)電煤耗下降1.78g/（kW·h），供電煤耗下降1.86g/（kW·h）；400MW工況下，優(yōu)化后發(fā)電煤耗下降1.57g/（kW·h），供電煤耗下降1.36g/（kW·h）。雖然存在1、2號瓦溫高和調節(jié)級超溫問題，但不影響機組連續(xù)穩(wěn)定運行，節(jié)能效果明顯。

參考文獻

[1]東方汽輪機（集團）股份有限公司.N600-24/566/566 600MW中間再熱凝汽式汽輪機熱力特性說明書[Z].2005，05.

[2]DL/T656-2006.火力發(fā)電廠汽輪機控制系統(tǒng)驗收測試規(guī)程[S].