1000MW超超臨界燃煤機(jī)組深度調(diào)峰對(duì)汽輪機(jī)設(shè)備的影響

尚念青

【摘 ?要】隨著當(dāng)前火力發(fā)電機(jī)組用電負(fù)荷的逐漸增大，為了能夠更好的適應(yīng)日用電量的變化，大型燃煤機(jī)組深度調(diào)峰已經(jīng)成為十分普遍的現(xiàn)象。在1000MW超超臨界燃煤機(jī)組的深度調(diào)峰過(guò)程中，汽輪機(jī)及其輔助設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況會(huì)與預(yù)先設(shè)計(jì)的工況偏差較多，極容易對(duì)機(jī)組的運(yùn)行安全造成影響?；诖耍疚闹饕槍?duì)1000MW超超臨界燃煤機(jī)組深度調(diào)峰對(duì)汽輪機(jī)設(shè)備的影響進(jìn)行分析，探究了機(jī)組深度調(diào)峰對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行及機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響，并找出其中存在的問(wèn)題，提出相應(yīng)的處理措施，以供參考。

【關(guān)鍵詞】燃煤機(jī)組;深度調(diào)峰;汽輪機(jī)設(shè)備;影響分析

引言：近年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入到“新常態(tài)”，電力能源的消費(fèi)結(jié)構(gòu)也發(fā)生了相應(yīng)的變化，再加上人們用電量的不斷增加，導(dǎo)致用電晝夜峰谷差逐漸變大。同時(shí)因眾多可再生清潔能源裝機(jī)容量的提升，造成電網(wǎng)系統(tǒng)的調(diào)峰難度極大。因此，1000MW超超臨界燃煤機(jī)組調(diào)峰已經(jīng)成為常態(tài)，各電力企業(yè)都在盡量擴(kuò)大大型燃煤機(jī)組的調(diào)峰范圍。在對(duì)1000MW超超臨界燃煤機(jī)組深度調(diào)峰的過(guò)程中，機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)也發(fā)生了相應(yīng)的變化，導(dǎo)致一系列問(wèn)題的出現(xiàn)，嚴(yán)重影響機(jī)組運(yùn)行的安全和穩(wěn)定。在此背景下，本文展開(kāi)對(duì)1000MW超超臨界燃煤機(jī)組深度調(diào)峰對(duì)汽輪機(jī)設(shè)備影響的研究，以保證汽輪機(jī)設(shè)備的高效穩(wěn)定運(yùn)行，提高經(jīng)濟(jì)效益。

1.給水泵再循環(huán)投運(yùn)方式

機(jī)組運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷降低，其給水流量也會(huì)降低，當(dāng)給水流量降低到與再循環(huán)閥保護(hù)開(kāi)啟值相近時(shí)，則需對(duì)再循環(huán)閥的運(yùn)作情況加強(qiáng)注意。在這種情況下，可能出現(xiàn)再循環(huán)閥開(kāi)啟導(dǎo)致水流量波動(dòng)而引發(fā)機(jī)組跳閘。在必要時(shí)，可以采用手動(dòng)方式對(duì)再循環(huán)法的開(kāi)度進(jìn)行控制。在深度調(diào)峰過(guò)程中，部分機(jī)組需在自動(dòng)控制中撤離出一臺(tái)給水泵，并結(jié)合實(shí)際情況開(kāi)啟再循環(huán)閥，而將另一臺(tái)給水泵投入到自動(dòng)控制之中[1]。這樣能夠有效提升深度調(diào)峰時(shí)機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性，但會(huì)降低機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。為此可以采用PID閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)給水控制系統(tǒng)運(yùn)行性能的改善，不僅降低了機(jī)組能耗，還能避免因再循環(huán)閥長(zhǎng)時(shí)間開(kāi)啟而出現(xiàn)閥芯封面被沖刷損壞的故障出現(xiàn)，提高了機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

2.停運(yùn)1臺(tái)汽動(dòng)泵的影響

在機(jī)組進(jìn)行深度調(diào)峰時(shí)，如果單獨(dú)停運(yùn)1臺(tái)汽泵，能夠提高給水控制的運(yùn)行性能，但是會(huì)造成停運(yùn)泵轉(zhuǎn)子熱彎曲的故障情況。在汽動(dòng)泵停運(yùn)過(guò)程中，其積存的水會(huì)冷卻下沉至泵的底部，導(dǎo)致汽動(dòng)泵內(nèi)部出現(xiàn)一定的溫差，從而使轉(zhuǎn)子發(fā)生熱彎曲。一般情況下，在2小時(shí)內(nèi)轉(zhuǎn)子的彎曲程度會(huì)達(dá)到最大，并在6小時(shí)后逐漸消除。如果在此期間內(nèi)啟動(dòng)汽動(dòng)泵，則會(huì)造成振動(dòng)，產(chǎn)生動(dòng)靜碰磨[2]。為此，針對(duì)這種影響情況，在條件允許下可以投入連續(xù)盤(pán)車(chē)，如果條件不允許，則應(yīng)在汽動(dòng)泵啟動(dòng)之前對(duì)其進(jìn)行充分的預(yù)熱，使泵內(nèi)的溫度均勻分布，且避免使其接觸除氧器內(nèi)的液體溫度。如果深度調(diào)峰的時(shí)間在6小時(shí)之內(nèi)，則可以使水泵保持最低轉(zhuǎn)速運(yùn)行，而超過(guò)6小時(shí)，則應(yīng)停運(yùn)汽泵。

3.小汽輪機(jī)汽源的切換

小汽輪機(jī)所使用的汽源一般都是四級(jí)抽汽，并將再冷端再熱蒸汽和輔助蒸汽作為備用。在1000MW超超臨界燃煤機(jī)組深度調(diào)峰時(shí)，四級(jí)抽汽所產(chǎn)生的壓力不夠滿(mǎn)足鍋爐給水的需求，應(yīng)投入相應(yīng)的備用汽源。所以，在對(duì)機(jī)組進(jìn)行深度調(diào)峰時(shí)，應(yīng)首先對(duì)小汽輪機(jī)的汽源進(jìn)行切換，避免出現(xiàn)小汽輪機(jī)內(nèi)部進(jìn)汽管暖管不充分而溫度驟降導(dǎo)致小汽輪機(jī)進(jìn)水的事故。

4.末級(jí)葉片出汽側(cè)的回流沖蝕

汽輪機(jī)低壓缸末級(jí)葉片的運(yùn)行環(huán)境離心力較大，濕蒸汽的腐蝕情況嚴(yán)重，并且承受了較大的蒸汽作用力。部分陳舊的機(jī)組在設(shè)計(jì)時(shí)末級(jí)葉片被設(shè)計(jì)為承擔(dān)基本符合，缺少對(duì)機(jī)組深度調(diào)峰和安全運(yùn)行方面的影響考慮。為此，這部分機(jī)組的末級(jí)葉片在長(zhǎng)時(shí)間的深度調(diào)峰過(guò)程中，會(huì)受到打發(fā)內(nèi)的沖蝕損傷影響，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐赡┘?jí)葉片的斷裂或飛脫。同時(shí)在機(jī)組深度調(diào)峰中，當(dāng)排汽容積流量降低至某個(gè)數(shù)值時(shí)，會(huì)致使汽輪機(jī)流動(dòng)汽道中無(wú)法充滿(mǎn)蒸汽。在這種情況下，濕蒸汽會(huì)在末級(jí)葉片的根部進(jìn)行逆向的回流流動(dòng)，從而對(duì)葉片造成沖蝕影響，容積流量越小，這種回流沖蝕的范圍也會(huì)相繼增大，造成末級(jí)葉片的沖蝕影響愈加嚴(yán)重，甚至?xí)＜暗酱文┘?jí)葉片?；亓鳑_蝕影響不僅會(huì)對(duì)汽輪機(jī)的葉片壽命造成影響，還能導(dǎo)致末級(jí)葉片的運(yùn)轉(zhuǎn)效率降低，影響汽輪機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性[3]。為此，有必要加強(qiáng)對(duì)汽輪機(jī)末級(jí)葉片的管理，通過(guò)設(shè)置合理的低負(fù)荷運(yùn)行來(lái)將汽輪機(jī)的排汽壓力控制在適當(dāng)?shù)姆秶畠?nèi)，從而防止汽輪機(jī)的末級(jí)葉片受到回流沖蝕的影響。

5.機(jī)組振動(dòng)機(jī)真空調(diào)整

在深度調(diào)峰過(guò)程中，部分機(jī)組會(huì)在低負(fù)荷運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)低壓轉(zhuǎn)子振動(dòng)過(guò)大的情況。這種振動(dòng)主要發(fā)生在機(jī)組真空過(guò)高時(shí)，并且具有動(dòng)靜碰磨的特征。造成這種情況的主要原因是機(jī)組真空過(guò)高，導(dǎo)致低壓缸發(fā)生過(guò)度的彈性形變，從而引起振動(dòng)。針對(duì)座缸式結(jié)構(gòu)的機(jī)組而言，低壓缸軸承座會(huì)與其整體焊接在一起，具有的剛度較差，一旦出現(xiàn)負(fù)荷過(guò)低且真空過(guò)高的情況，就會(huì)導(dǎo)致汽缸內(nèi)外的壓力差變大，從而對(duì)低壓缸內(nèi)的軸承標(biāo)高造成影響，導(dǎo)致各軸承的載荷分配不均，從而造成低壓缸內(nèi)轉(zhuǎn)子和汽封的間隙變小，引發(fā)動(dòng)靜碰磨[4]。為此，有必要將轉(zhuǎn)子和汽封間的間隙適度擴(kuò)大，并在低壓缸內(nèi)放置輔助支撐或筋板，從而提高汽缸的剛度，實(shí)現(xiàn)在機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)對(duì)真空度的控制，盡可能減少低壓缸的彈性形變量，避免出現(xiàn)動(dòng)靜碰磨的故障。

6.結(jié)語(yǔ)

1000MW超超臨界燃煤機(jī)組深度調(diào)峰是當(dāng)前電力企業(yè)所面臨的重要問(wèn)題之一。相關(guān)工作人員有必要對(duì)汽輪機(jī)設(shè)備在深度調(diào)峰過(guò)程中的運(yùn)行特點(diǎn)進(jìn)行綜合性的分析，從中找出機(jī)組深度調(diào)峰對(duì)汽輪機(jī)的影響問(wèn)題，并結(jié)合數(shù)據(jù)分析，提出一系列針對(duì)性的處理措施，從而保證機(jī)組在深度調(diào)峰過(guò)程中的運(yùn)行安全，確保汽輪機(jī)汽泵能夠始終保持在高效區(qū)間內(nèi)運(yùn)行，盡可能降低機(jī)組的供電煤耗，以此提升電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)收益。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳瑞康，華敏，秦攀，等.燃煤機(jī)組深度調(diào)峰對(duì)汽輪機(jī)設(shè)備的影響[J].熱力發(fā)電，2018，v.47;No.378（05）：95-100.

[2]孫海彥，高煒，劉潤(rùn)華，等.1000 MW超超臨界機(jī)組深度調(diào)峰研究與實(shí)踐[J].上海電力學(xué)院學(xué)報(bào)，2017（6）.

[3]王剛.1000MW超超臨界火力機(jī)組深度調(diào)峰研究[J].電工文摘，2017（6）.

[4]張國(guó)柱，張鈞泰，李亞維，等.燃煤發(fā)電機(jī)組深度調(diào)峰運(yùn)行的能耗特性分析[J].電力建設(shè)，2017（10）.

（作者單位：神華國(guó)華壽光發(fā)電有限責(zé)任公司）