1000MW級超超臨界機組雙機回?zé)崤涠ㄋ侔l(fā)電機系統(tǒng)研究

摘""要：回?zé)嵯到y(tǒng)優(yōu)化，是提升火電機組熱經(jīng)濟性的重要措施。根據(jù)1"000"MW超超臨界汽輪機回?zé)嵯到y(tǒng)的特點，結(jié)合國內(nèi)外回?zé)嵯到y(tǒng)的研究，提出雙機回?zé)崤涠ㄋ侔l(fā)電機系統(tǒng)方案，采用變速抽背式小汽輪機驅(qū)動主給水泵。通過與現(xiàn)行主流的常規(guī)回?zé)嵯到y(tǒng)進行綜合的經(jīng)濟技術(shù)比較，探討雙機12級回?zé)崤涠ㄋ侔l(fā)電機系統(tǒng)的可行性論證。

關(guān)鍵詞：雙機回?zé)嵯到y(tǒng)"""抽背式小汽輪機"""高壓加熱器"""外置蒸汽冷卻器

中圖分類號：TM621

Research"on"Constant"Speed"Generator"System"for"1000MW"Ultra-Supercritical"Unit"with"Dual"Regenerative"System

PAN"Min

China"Energy"Engineering"Group"Guangdong"Electric"Power"Design"Institute"Co.，"Ltd.，"Guangzhou，"Guangdong"Province，"510663"China

Abstract："The"optimization"ofnbsp;regenerative"system"is"an"important"measure"to"improve"the"thermal"economy"of"thermal"power"units."According"to"the"characteristics"of"1000MW"ultra-supercritical"steam"turbine"regenerative"system，"combined"with"the"research"of"regenerative"system"at"home"and"abroad，"the"scheme"of"dual"regenerative"system"with"constant"speed"generator"system"is"put"forward，"which"uses"a"variable"speed"extraction"back-pressure"small"steam"turbine"to"drive"the"main"feedwater"pump."By"conducting"a"comprehensive"economic"and"technical"comparison"with"the"current"mainstream"conventional"regenerative"system，"this"paper"explores"the"feasibility"of"a"dual"machine"12"stage"regenerative"system"with"a"constant"speed"generator.

Key"Words："Dual"regenerative"system;"Extraction"back-pressure"small"steam"turbine;"High"pressure"heater;"External"steam"cooler

雙機回?zé)崤涠ㄋ侔l(fā)電機系統(tǒng)，采用抽背式小汽輪機驅(qū)動主給水泵[1-3]，小汽輪機驅(qū)動汽源來自主汽輪機超高壓缸排汽，同時小汽輪機的抽汽替代原主汽輪機高壓抽汽，作為各級高壓加熱器的加熱蒸汽來源。變速抽背式小汽輪機通過變速-定速調(diào)速裝置驅(qū)動50"Hz定速小發(fā)電機發(fā)電。新型高效回?zé)嵯到y(tǒng)將抽背式小汽輪機參與回?zé)嵯到y(tǒng)中，降低各級回?zé)岢槠^熱度并充分利用，提高換熱效率[4-6]。

1""兩種回?zé)嵯到y(tǒng)簡介

1.1""常規(guī)帶外置式蒸汽冷卻器回?zé)嵯到y(tǒng)

以1"000"MW高效超超臨界二次再熱、10級回?zé)嵯到y(tǒng)為例，汽輪機高壓缸進汽溫度達(dá)到600"℃，中壓缸進汽溫度達(dá)到620"℃。第2級抽汽參數(shù)為6.19"MPa、554.6"℃，第4級抽汽參數(shù)為1.133"MPa、556.8"℃，抽汽過熱度分別高達(dá)277"℃、372"℃，對應(yīng)的回?zé)峒訜崞鲹Q熱溫差增大，溫差換熱引起的不可逆損失增大，帶來能級效率下降。通過計算，10級回?zé)嵯到y(tǒng)中，設(shè)置2號高加外置蒸汽冷卻器、4號高加外置蒸汽冷卻器，其中蒸汽冷卻器殼側(cè)與給水系統(tǒng)串聯(lián)，汽輪機回?zé)岢槠谡衾淦魍瓿蔁峤粨Q后進入2號和4號高壓加熱器中，進行換熱，使進入蒸冷器的這級回?zé)岢槠@熱得到充分利用，提高機組經(jīng)濟性。

為進一步降低熱耗，某些項目采用12級回?zé)釒庵谜衾淦鞣桨福藭r回?zé)嵯到y(tǒng)設(shè)置5級高加，6級低加，1級除氧。12級回?zé)釒庵谜衾淦鞣桨赶啾?0級回?zé)釒д衾淦鞣桨笩岷慕档图s16"kJ/kWh。

1.2""新型高效回?zé)嵯到y(tǒng)

為了解決傳統(tǒng)回?zé)嵯到y(tǒng)能量梯級利用不充分、不適用于更高參數(shù)機組的發(fā)展方向問題，國內(nèi)、外普遍開始了雙機回?zé)狁詈习l(fā)電技術(shù)研究。該系統(tǒng)中，由抽背式給水泵汽輪機驅(qū)動主給水泵，抽背式給水泵汽輪機的驅(qū)動汽源為超高壓缸排汽，各級加熱器的加熱蒸汽來自主汽輪機和抽背式給水泵汽輪機的抽汽。回?zé)嵯到y(tǒng)設(shè)11級（5高6低1除氧），則來自主汽輪機高壓缸、中壓缸的抽汽口較少。結(jié)合新一代1000MW等級超超臨界二次再熱汽輪機的蒸汽參數(shù)32"MPa/605"℃/620"℃/621"℃，抽背式給水泵汽輪不能完全匹配上系統(tǒng)的參數(shù)。給水泵所需要的最大功率為44"000"kW，小于小汽輪機的最大功率54"000"kW，因此，小汽輪機可同時驅(qū)動一臺發(fā)電機，將剩余的功率轉(zhuǎn)化為電力輸出。小汽輪機向2～5號高壓加熱器、除氧器和7號低加提供加熱汽源，并有效降低加熱蒸汽的過熱度，提高換熱效率。

2""回?zé)岱桨副冗x

2.1""汽輪機熱耗對比

根據(jù)某汽機廠提供的熱平衡圖，采用雙機回?zé)崤涠ㄋ侔l(fā)電機系統(tǒng)與傳統(tǒng)10級回?zé)釒庵谜羝鋮s器和12級回?zé)釒庵谜羝鋮s器方案進行熱耗指標(biāo)比較，可以降低熱耗約42"kJ/kWh和26"kJ/kWh，發(fā)電標(biāo)煤耗降低1.52"g/kWh和0.58"g/kWh。按年利用小時數(shù)按4"000"h計算，采用雙機回?zé)崤涠ㄋ侔l(fā)電機系統(tǒng)單臺機組每年可節(jié)約燃煤7"000"t，既節(jié)約了能源消耗，對環(huán)保也有一定的積極意義。

2.2""經(jīng)濟性分析對比

經(jīng)以上分析，將小汽輪機2個比選方案與常規(guī)無雙機回?zé)岬南到y(tǒng)作經(jīng)濟性比較，如表1所示。

2.3""回?zé)岱桨感〗Y(jié)

（1）上述兩個新型高效回?zé)嵯到y(tǒng)的小汽輪機組軸系設(shè)備配置方案（方案1和方案2），與無雙機回?zé)岬膫鹘y(tǒng)回?zé)嵯到y(tǒng)作經(jīng)濟性相比：汽輪機熱耗方面，雙機回?zé)崤涠ㄋ侔l(fā)電機系統(tǒng)的熱耗比無雙機回?zé)岬膫鹘y(tǒng)回?zé)嵯到y(tǒng)低，滿負(fù)荷時低30～48"kJ/kWh。

（2）以上不同配置方案中，分別涉及一些新設(shè)備的開發(fā)，各自存在設(shè)計和制造難度，其中：

方案1：45"MW的定速/變速調(diào)速裝置傳遞功率較大，需做特別產(chǎn)品開發(fā)，設(shè)計和制造難度略高。

方案2：20"MW變速/定速調(diào)速裝置傳遞功率較低，類似的產(chǎn)品已運用在風(fēng)電行業(yè)，設(shè)計和制造難度較低。

（3）經(jīng)濟性比較分析，2個方案相比常規(guī)10級回?zé)岱桨付加休^大的經(jīng)濟優(yōu)勢，雖每臺機組投資需增加2"900萬元～3"200萬元不等，但每年的收益較高，投資回收年限均較短。方案2的初投資增加相對少，投資回收年限約3.6年。方案1由于有大功率調(diào)速裝置，初投資增加相對多，投資回收年限約4.8年。

3""結(jié)語

根據(jù)上述分析，新型雙機回?zé)崤涠ㄋ侔l(fā)電機系統(tǒng)在二次再熱高參數(shù)超超臨界機組可運用到工程實踐中，采用該系統(tǒng)，顯著提高了機組的經(jīng)濟性，降低了供電煤耗，增加了電廠的收益并實現(xiàn)了能源的高效利用。

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