信息化背景下淺談300MW汽輪機(jī)熱電解耦運(yùn)行技術(shù)

李健?張蕾

摘 要 居民供熱是關(guān)系到百姓民生的大事，必須首先予以保證，所以在傳統(tǒng)以熱定電的運(yùn)行方式下，電廠(chǎng)的發(fā)電負(fù)荷不能隨意降低，否則將引起供熱量的不足，這就使得電廠(chǎng)配合電網(wǎng)調(diào)峰的能力大大下降。如何徹底解決以熱定電運(yùn)行模式的調(diào)峰難題，實(shí)現(xiàn)在保證冬季居民供熱的同時(shí)具有配合風(fēng)電上網(wǎng)的調(diào)峰功能，實(shí)現(xiàn)電廠(chǎng)發(fā)電負(fù)荷受電網(wǎng)調(diào)控而降低時(shí)，供熱量仍然能滿(mǎn)足熱網(wǎng)需求。我們一直在努力尋求和研究更可行的方案來(lái)解決這一難題。

關(guān)鍵詞 熱電解耦；降本增效；靈活性

1 靈活性改造試驗(yàn)

靈活性改造需要通過(guò)各種實(shí)驗(yàn)來(lái)采集數(shù)據(jù)

通過(guò)試驗(yàn)可以認(rèn)為臨河熱電廠(chǎng)所做的工作非常成功：2臺(tái)磨不投油可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組穩(wěn)燃，最低負(fù)荷帶至80～83MW；30%負(fù)荷以上負(fù)荷機(jī)組協(xié)調(diào)投入；25%負(fù)荷以上給水自動(dòng)投入；40%負(fù)荷以上AGC投入，目前負(fù)荷調(diào)節(jié)速率設(shè)置為7MW/min，按機(jī)組額定負(fù)荷330MW計(jì)算，負(fù)荷調(diào)節(jié)速率為2.1%。機(jī)組在83MW時(shí)可實(shí)現(xiàn)給水泵、凝結(jié)泵再循環(huán)門(mén)關(guān)閉運(yùn)行。

關(guān)于低壓缸切除試驗(yàn)

低壓缸切除試驗(yàn)存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，主要有以下三個(gè)方面：

鼓風(fēng)問(wèn)題：

通過(guò)前期試驗(yàn)，因?yàn)楣娘L(fēng)引起的汽輪機(jī)末級(jí)和次末級(jí)葉片溫度升高問(wèn)題可以解決，東汽已給出末級(jí)葉片溫度在120℃時(shí)報(bào)警、投噴水，停機(jī)值為200℃，次末級(jí)葉片溫度在200℃時(shí)報(bào)警，停機(jī)值為210℃，以下是東汽給出的其他限制值：

1.1 低壓脹差

報(bào)警值： +9mm

停機(jī)值： +10mm

1.2 凝汽器壓力

正常值： 5.0 - 5.5kPa

報(bào)警值： 14.7kPa

停機(jī)值： 19.7kPa

1.3 低壓缸排汽溫度

正常值： 小于36℃

報(bào)警值： 80℃（投噴水）

停機(jī)值： 110℃（手動(dòng)）

1.4 熱電解耦供熱改造

受供熱機(jī)組熱-電耦合特性、“以熱定電”運(yùn)行方式及低壓缸冷卻蒸汽流量限值影響，國(guó)內(nèi)供熱機(jī)組深度調(diào)峰能力不足，與國(guó)外機(jī)組存在較大差距！

低壓缸零出力供熱技術(shù)在低壓缸高真空運(yùn)行條件下，切除低壓缸進(jìn)汽，實(shí)現(xiàn)低壓缸零出力運(yùn)行，提高機(jī)組供熱能力和電調(diào)鋒能力[1]。

2 低壓缸零出力供熱試驗(yàn)情況

為論證低壓缸零出力供熱可行性，分兩個(gè)階段開(kāi)展了臨河熱電廠(chǎng)1號(hào)機(jī)組低壓缸零出力供熱試驗(yàn)。

第一階段試驗(yàn)通過(guò)對(duì)沖車(chē)、超速實(shí)驗(yàn)過(guò)程中末級(jí)、次末級(jí)溫度嚴(yán)密監(jiān)視，及時(shí)采用控制手段，測(cè)試出低壓缸長(zhǎng)葉片在小容積流量條件下鼓風(fēng)特性；

（1）在試驗(yàn)?zāi)髡婵眨?83.45kPa）條件下，汽輪機(jī)沖轉(zhuǎn)至3000r/min時(shí)，關(guān)閉低壓缸噴水減溫手動(dòng)門(mén)后，次末級(jí)溫度基本保持穩(wěn)定，低壓缸排汽溫度迅速升高至127.7℃。可見(jiàn)，此時(shí)低壓缸通過(guò)的蒸汽流量即可滿(mǎn)足低壓次末級(jí)葉片小容積流量運(yùn)行時(shí)對(duì)冷卻蒸汽的需求，但會(huì)引起低壓缸排汽溫度快速升高，需要投運(yùn)低壓缸噴水減溫。

（2）在試驗(yàn)?zāi)髡婵眨èC82.15kPa）條件下，汽輪機(jī)定速3000r/min運(yùn)行時(shí)，隨著低壓蝶閥開(kāi)度的減小，進(jìn)入低壓缸的蒸汽流量逐漸減小；與此同時(shí)，凝汽器真空逐漸變差（凝汽器真空開(kāi)始時(shí)為–82.6kPa，試驗(yàn)過(guò)程中最低達(dá)到–76.83kPa）。當(dāng)?shù)蛪旱y開(kāi)度減小至16%以下時(shí)，會(huì)引起低壓缸排汽溫度、次末級(jí)后溫度和末級(jí)后溫度迅速升高，需要投運(yùn)低壓缸噴水減溫。

（3）組負(fù)荷為15MW時(shí)，在試驗(yàn)?zāi)髡婵眨èC83.3kPa）條件下，通過(guò)低壓缸的蒸汽流量足以滿(mǎn)足低壓次末級(jí)葉片運(yùn)行對(duì)冷卻蒸汽流量的需求，但會(huì)引起低壓缸排汽溫度快速升高，需要投運(yùn)低壓缸噴水減溫。

（4）組負(fù)荷為30MW時(shí)，在試驗(yàn)?zāi)髡婵眨èC84.5kPa）條件下，通過(guò)低壓缸的蒸汽流量可以滿(mǎn)足低壓次末級(jí)葉片和末級(jí)葉片運(yùn)行對(duì)冷卻蒸汽流量的需求，次末級(jí)葉片和末級(jí)葉片溫度基本保持不變。

第二階段試驗(yàn)在機(jī)組供熱運(yùn)行期間完成，主要目的在于測(cè)試機(jī)組大容積流量運(yùn)行時(shí)低壓缸零出力供熱的可行性。兩次試驗(yàn)均取得圓滿(mǎn)成功！試驗(yàn)過(guò)程中運(yùn)行參數(shù)總體穩(wěn)定，切換過(guò)程平穩(wěn)順暢。軸系振動(dòng)未見(jiàn)明顯擾動(dòng)，各處振動(dòng)值均處于優(yōu)秀范圍內(nèi)。低壓缸脹差由3.90mm增加至4.14mm，增加約0.24mm。高中壓缸脹差和熱膨脹量保持穩(wěn)定，未見(jiàn)明顯變化[2]。

3 供熱經(jīng)濟(jì)性

改造后，額定主蒸汽流量957t/h時(shí)，機(jī)組最大供熱抽汽流量為612t/h，折合供熱負(fù)荷434.36MW，機(jī)組發(fā)電功率214.1MW，發(fā)電煤耗率為160.7g/kWh，較改造前發(fā)電功率減小約14.1MW，發(fā)電煤耗率降低約29.0g/kWh。

低壓缸零出力供熱技術(shù)能夠提高機(jī)組供熱能力和電調(diào)峰能力，降低機(jī)組發(fā)電煤耗率，機(jī)組供熱期運(yùn)行范圍大大增加。鍋爐蒸發(fā)量不變情況下，供熱抽汽能力增加約88t/h，折合供熱負(fù)荷61.67MW；供熱量不變情況下，電調(diào)峰能力增加約45MW；發(fā)電煤耗率降低約29.4～41g/kWh。

4 技術(shù)優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)

通過(guò)在機(jī)組運(yùn)行中切除低壓缸全部進(jìn)汽，實(shí)現(xiàn)低壓缸“零出力”運(yùn)行，大幅降低低壓轉(zhuǎn)子的冷卻蒸汽消耗量，提高汽輪機(jī)電調(diào)峰能力、供熱抽汽能力和供熱經(jīng)濟(jì)性。

實(shí)現(xiàn)供熱機(jī)組在抽汽凝汽式運(yùn)行方式與高背壓運(yùn)行方式的靈活切換，機(jī)組運(yùn)行靈活性和范圍大大提高。

參考文獻(xiàn)

[1] 華中電網(wǎng)有限公司培訓(xùn)中心.300MW火電機(jī)組集控運(yùn)行[M]. 北京：中國(guó)電力出版社，2005：51.

[2] 華東電力培訓(xùn)中心.汽輪機(jī)運(yùn)行值班員[M].北京：中國(guó)電力出版社，2003：67-68.

作者簡(jiǎn)介

李?。?972-），男，籍貫河北省，畢業(yè)院校：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)，學(xué)歷：大學(xué)，現(xiàn)就職單位：中國(guó)華能北方聯(lián)合電力有限責(zé)任公司臨河熱電廠(chǎng)，研究方向：熱能與動(dòng)力工程。