姜繼承

（大唐景泰發(fā)電廠，甘肅白銀730400）

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工程技術(shù)

660 MW超臨界汽輪機滑壓運行方式的優(yōu)化分析

姜繼承

（大唐景泰發(fā)電廠，甘肅白銀730400）

主要研究660 MW超臨界汽輪機滑壓運行方式優(yōu)化策略，研究分析了超臨界汽輪機滑壓運行的熱經(jīng)濟學(xué)特征，以某電廠660 MW超臨界汽輪機滑壓運行方式優(yōu)化試驗為例對這個問題進行了探討。

超臨界汽輪機；運行優(yōu)化；電網(wǎng)

引言

超臨界汽輪機滑壓運行方式參與調(diào)節(jié)谷峰運行，對控制谷峰差，改善負荷下汽輪機熱耗率效果顯著，大部分電廠都開始采用這種方式調(diào)節(jié)谷峰差，以期獲得更好的節(jié)能降耗效果。660 MW超臨界機組參與調(diào)峰運行如果不能進行有效的優(yōu)化，轉(zhuǎn)子可能會遭遇較大載荷變動，加快了轉(zhuǎn)子材料損傷積累，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子使用壽命大幅度降低，為了提高轉(zhuǎn)子的使用壽命，保證機組運行穩(wěn)定性，需要對其滑壓運行方式進行優(yōu)化調(diào)整，提高機組運行經(jīng)濟性的同時，滿足調(diào)峰運行負荷要求。

1超臨界汽輪機滑壓運行熱經(jīng)濟學(xué)特征

滑壓調(diào)節(jié)是一種汽輪機常見調(diào)節(jié)方式，有著高效率、無節(jié)流損失、汽輪機負荷變化限速小、負荷變化速度快的優(yōu)勢，汽輪機進行滑壓運行時保持調(diào)節(jié)閥全開或者維持現(xiàn)狀，通過鍋爐出口蒸汽參數(shù)的調(diào)整適應(yīng)外載荷的變化［1］。滑壓運行有全滑壓運行和復(fù)合滑壓運行兩種，全滑壓運行方式全部進汽調(diào)門全部打開，通過改變主蒸汽壓力適應(yīng)負荷變化，汽溫維持不變。復(fù)合滑壓運行方式同時應(yīng)用指定壓和滑壓兩種方式，根據(jù)負荷變化調(diào)整調(diào)門的開關(guān)數(shù)量。

根據(jù)熱經(jīng)濟學(xué)理論，滑壓運行有效減少了節(jié)流損失，高壓缸效率得到了提高，并且給水泵的動力消

滑壓運行方式打開調(diào)門閥，降低初壓，調(diào)整級后壓比，維持其在變工況時在設(shè)計值附近浮動，除末級外，其余各級壓力也基本保持穩(wěn)定［2］。低負荷工況下，定壓運行調(diào)節(jié)閥節(jié)流，調(diào)節(jié)級壓比發(fā)生較大浮動，熱循環(huán)效率下降。初壓降低，蒸汽比體積增加，高壓缸通流部分間隙的漏汽損失下降，提高了高壓缸相對內(nèi)效率，增加了膨脹終干度，降低了濕汽損失，因此低負荷滑壓運行內(nèi)效率優(yōu)于定壓運行內(nèi)效率，同時產(chǎn)生了煤耗的變化量，其理論循環(huán)熱效率如下：

η1=Wa

q0（1）式中：η1——理論熱循環(huán)效率/%；

Tc——排汽平均溫度/℃；

T1——吸熱過程平均溫度/℃；q0——再熱蒸汽吸熱量/kJ；Wa——主蒸汽壓力/MPa。降低吸熱過程的平均溫度，將導(dǎo)致整個熱循環(huán)過程效率下降。低負荷運行，再熱汽溫下降，滑壓運行高壓缸內(nèi)效率上升，排汽溫度升高，使再熱器進行蒸汽再熱需要熱量下降，再熱蒸汽吸收熱量減少，也產(chǎn)生了煤耗變化量。

綜上所述，超臨界汽輪機滑壓運行的經(jīng)濟性受高壓缸內(nèi)效率升高、熱循環(huán)效率下降、再熱效率升高的影響，只有高壓缸和再熱效率增加幅度超過熱循=1-Te

T1環(huán)效率下降幅度，調(diào)壓運行操作才是經(jīng)濟的。

26　6　0　M W超臨界汽輪機滑壓運行曲線優(yōu)化

2.1汽輪機滑壓運行試驗

某發(fā)電廠2號汽輪機為超臨界中間再熱、單軸三缸四排汽凝汽式汽輪機，2013年末投入商業(yè)運轉(zhuǎn)，采用滑壓運行方式參與調(diào)峰運作，但是滑壓運行經(jīng)濟效率不理想，需要對其滑壓運行曲線進行優(yōu)化調(diào)整［3］。

該汽輪機高、中壓缸為合缸結(jié)構(gòu)，低壓缸采用對稱對流的分布方案，商業(yè)運轉(zhuǎn)前期開展了一次高壓調(diào)門管理曲線優(yōu)化，進行順序閥控制。運行至今，原有滑壓運行曲線經(jīng)濟性能下降，開展了本次滑壓運行熱力試驗，選擇了滿載（660 MW）、520 MW、480 MW、410 MW、340 MW、300 MW幾個負荷工況，以負荷作為試驗基準，按照試驗標準對汽輪機進行了系統(tǒng)隔離，主輔機設(shè)備正常運轉(zhuǎn)，在汽溫、背壓、輔機狀態(tài)變化差異不明顯的時段進行了不同負荷狀態(tài)下的滑壓運行，每個工況持續(xù)40 min，計算不同壓力下高壓缸效率、熱功耗，計算熱功耗最小值對應(yīng)的壓力點。

2.2試驗結(jié)果

不同負荷下主蒸汽壓力經(jīng)濟最優(yōu)點分布如下：

表1　主蒸汽壓力最優(yōu)解

根據(jù)表1所示，結(jié)合機組實際運行情況，選擇不同工作點進行對比試驗，獲得機組定滑壓運行參數(shù)，包括最佳滑壓數(shù)據(jù)和熱耗降低值。

2.3優(yōu)化方案

2.3.1滑壓運行最優(yōu)狀態(tài)曲線

根據(jù)表2繪制機組定滑壓運行試驗曲線，和原有設(shè)計曲線做對比如圖1所示：

表2　不同負荷下最佳主蒸汽壓力

圖1　機組定滑壓運行試驗優(yōu)化曲線

不同季節(jié)下，循環(huán)水溫度存在小幅度變化，機組的不同滑壓運行方式下調(diào)節(jié)級變化曲線也發(fā)生變化，主蒸汽壓力降低，調(diào)節(jié)級溫度將呈現(xiàn)上升趨勢，表明該試驗滑壓運行調(diào)節(jié)方式下機組運行安全性更高［4］。

2.3.2操作運行方式優(yōu)化

660 MW超臨界汽輪機推薦使用中壓缸啟動，啟動過程中高低壓旁路投入運行，通過中壓調(diào)門調(diào)整進汽量，在切缸之前高壓缸內(nèi)不進汽。機組并網(wǎng)之后切缸，全開中調(diào)門，漸開高調(diào)門，調(diào)整汽輪機進汽量，控制機組負荷。中壓缸啟動初期，在低壓缸內(nèi)維持較大的進汽量能夠降低低壓缸末級葉片鼓風(fēng)熱量，中壓轉(zhuǎn)子溫升加快，這樣的啟動方式能夠加快機組啟動初期暖缸速度，縮短啟動時間。

機組啟動過程中，切缸是非常關(guān)鍵的操作，660 MW機組中壓缸啟動階段要注意對高低旁路的控制，確保蒸汽參數(shù)穩(wěn)定，使主蒸汽和調(diào)節(jié)級金屬溫度盡量匹配，在2 min內(nèi)完成切缸過程，防止高壓缸悶缸產(chǎn)生溫度劇變和由此導(dǎo)致的熱應(yīng)力。機組運行規(guī)程中存在幾種控制曲線，幾種啟動狀態(tài)中壓缸內(nèi)壁第一級金屬溫度有較大不同，但是沖轉(zhuǎn)參數(shù)固定，如果啟動初始狀態(tài)蒸汽參數(shù)不符合金屬溫度匹配要求，將對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生較大熱沖擊或者冷沖擊，所以啟動控制需要根據(jù)缸體內(nèi)壁金屬溫度來合理選取沖轉(zhuǎn)參數(shù)，不能過分依賴規(guī)程中的控制曲線。

確定沖轉(zhuǎn)參數(shù)之后，要根據(jù)機組的溫度場狀態(tài)確定升速率、溫升率和負荷率，這一組啟動參數(shù)直接決定汽輪機暖機、負荷增加過程中低周疲勞強度和損傷程度，對機組運行的經(jīng)濟性有著直接影響。如機組在長期停機之后的冷態(tài)重啟，將根據(jù)規(guī)程冷態(tài)啟動壓力曲線進行啟動過程壓力控制，但是需要對沖轉(zhuǎn)蒸汽溫度、升速率、溫升率和負荷率等參數(shù)進行適當調(diào)整［5］。

3　結(jié)語

通過進行滑壓運行試驗，獲得調(diào)門管理最佳優(yōu)化曲線，從而獲得滑壓最佳運行曲線，在該廠660 MW超臨界汽輪機滑壓運行方式優(yōu)化實踐中，新的運行曲線在機組變負荷運行狀態(tài)下熱功耗更小，應(yīng)用該曲線指導(dǎo)進行滑壓運行，對提高該汽輪機組經(jīng)濟效益有著重要意義。

［1］蘭紅穎.基于多元擾動模型的通流部分初參數(shù)的優(yōu)化研究［D］.北京:華北電力大學(xué)，2013.

［2］王學(xué)棟，宮革，陳方高，等.超臨界660 MW汽輪機調(diào)門運行方式研究與優(yōu)化［J］.中國電力，2010（9）:57-61.

［3］杜威.超臨界直接空冷機組基建期最佳熱經(jīng)濟性的研究［D］.北京:華北電力大學(xué)，2012.

［4］袁國凱.600 MW汽輪機調(diào)節(jié)級流動規(guī)律的數(shù)值研究［D］.大連:大連理工大學(xué)，2014.

［5］范鑫，秦建明，劉靜宇，等.超臨界600 MW汽輪機低負荷運行優(yōu)化技術(shù)研究［J］.中國電力，2012（11）:18-21.

（編輯：王璐）

Optimization Analysis of 660 MW Supercritical Steam Turbine Sliding Pressure Operation Mode

Jiang Jicheng
（DaTang Jingtai Power Plant，Baiyin Gansu 730400）

This paper researches on the main 660 MW supercritical steam turbine sliding pressure operation mode optimization strategy，analyzes the thermal characteristics of the supercritical steam turbine economics sliding pressure operation，taking660 MW supercritical steam turbine sliding pressure operation mode optimization test as an example.

supercritical steam turbine；operation optimization；power grid

TK229.3

A

2095-0748（2015）22-0049-03

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2015.22.20

2015-10-15

姜繼承（1982—），男，甘肅白銀人，本科，助理工程師，研究方向：火電廠集控運行。耗降低，但是新蒸汽壓力的下降也造成了機組循環(huán)熱效率的下降，因此，當高壓缸內(nèi)效率提高幅度超過循環(huán)熱效率降低幅度時，使用滑壓運行方式才是合理的。