660MW超临界汽轮机滑压运行方式的优化

张志远

【摘 要】以沧东发电有限责任公司3号机组为例,介绍了超临界汽轮机滑压运行对机组经济性及安全性的影响,通过试验确定了机组滑压运行参数,指出机组负荷在400 MW及以上时宜采用定压运行方式,以充分发挥超临界机组的节能优势. 【期刊名称】《发电设备》 【年(卷),期】2011(025)002 【总页数】3页(P106-108)

【关键词】汽轮机;超临界参数;滑压运行;发电煤耗 【作 者】张志远

【作者单位】神华河北国华沦东发电有限责任公司,沧州,061113 【正文语种】中 文 【中图分类】TK267

随着国家宏观及电源建设的快速发展,电力供需矛盾已趋缓和,火电机组利用小时数逐年降低。汽轮机长期低负荷运行,偏离设计工况,热经济性大大降低。如何提高机组在低负荷下的经济性,最大限度地降低供电成本是电力市场经济对发电企业提出的现实要求,也是电力系统节能减排的重要研究课题之一。 1 汽轮机概况

神华河北国华沧东发电有限责任公司3号汽轮机为引进型超临界、一次中间再热、

单轴三缸四排汽抽汽凝汽式汽轮机,型号为CLN660-24.2/566/566。自2009年3月27日投入商业运行以来,汽轮机滑压运行参数一直没有确定,超临界机组的经济性优势没有得到有效发挥,因此有必要对3号汽轮机滑压运行进行优化调整。 2 滑压运行

滑压调节是汽轮机经常采用的一种调节方式,具有效率高、无节流损失、对汽轮机负荷变化速度小、转子及汽缸寿命长、变负荷速度快等优点。汽轮机滑压运行时,调节阀全开或开度不变,通过改变锅炉出口蒸汽参数来适应外界负荷的变化。 滑压运行(又称变压运行)分为全滑压运行和复合滑压运行。全滑压运行是指汽轮机四个进汽调门保持全开,负荷变化时用改变主蒸汽压力来适应负荷的需要,而汽温保持不变的运行方式。复合滑压运行是指定压和滑压结合起来的方式,从额定负荷到零负荷,有定压-滑压-定压方式(在滑压阶段采用两个调门全开或三个调门全开)和定压-滑压方式。一般机组采用定压-滑压-定压运行方式[1]。 2.1 机组滑压运行经济性分析

从热经济角度来说,滑压运行可以降低节流损失,提高高压缸效率,减少给水泵动力消耗,但新蒸汽压力的降低,也降低了机组循环热效率,因此只有当循环热效率的降低小于高压缸内效率的提高、给水泵动力消耗减少时,采用滑压调节方式才能提高机组热经济性。

滑压运行时,调节阀全开,初压降低,调节级后压比在变工况时与设计值差不多,其他各级(除末级外)压比也基本不变。低负荷时由于定压运行调节阀节流,调节级压比明显变化,效率降低;初压降低,蒸汽比体积v0增大,汽轮机高压缸通流部分间隙的漏汽损失相对减小,高压缸相对内效率ηri,h升高;膨胀终干度xc增大,湿气损失减小,低压缸ηri,l升高,所以低负荷时滑压运行的相对内效率高于定压运行时的相对内效率。由相对内效率引起的煤耗变化量为Δ bη ri。

滑压运行时,由于工质初压降低,根据理想参数pc不变时排汽平均温度¯Tc不变,当

降低吸热过程平均温度¯T1时循环热效率ηt下降。机组p0下降,这时对应的ηt就会降低,初压越低,对应的ηt就越低,由循环热效率引起的煤耗变化量为Δ bη t。 低负荷运行时,再热汽温普遍偏低,而滑压运行时,由于高压缸排汽温度上升,高压缸排汽经过再热器加热到额定再热汽温需要的Δ qzr将大大减少,使再热蒸汽吸热量q0减少。由高压缸排汽温度升高引起的煤耗变化量为Δ btp。

综合以上对滑压运行能耗影响的因素可知,机组只有当Δ bη ri+Δ btp的影响小于Δ bη t的影响时,采用滑压运行时机组热经济性才能得以提高,反之应当采用定压运行。

机组负荷599 MW、499 MW、400 MW、331 MW等几个工况的试验数据见表1。

从表1可以看出,低负荷时机组采用滑压运行供电煤耗有大幅度的降低。以工况7(400 MW)为例,滑压运行降低煤耗1.21 g/(kW◦h)。现在每台机组平均每天有5 h在400 MW以下,累计发电为2.0×106kW◦h,采用滑压运行减少用煤2.42 t标准煤,一年(去除60天维修时间)减少738 t标准煤,2台机组每年减少用煤1 476 t标准煤。按发热量为2 090 kJ/kg(标煤发热值)的神华煤现价700元/t计算,可节省费用为103.32万元。

表1 不同负荷下机组试验数据机组输出功率/MW599.399.93400.49331.43试验前热耗/(kJ◦kW-1◦h-1)7 872.77 7 929.15 8 112.578 270.98试验后热耗/(kJ◦kW-1◦h-1)7 869.14 7 916.27 8 079.638 228.19减少热耗/(kJ◦kW-1◦h-1)3.6312.8832.9442.79降低煤耗/(g◦kW-1◦h-1)0.130.471.211.65 2.2 机组滑压运行安全性分析

对所有类型机组来说,滑压运行的最大好处是为机组的调峰运行带来了无比优越的灵活性和安全性。定压运行汽轮机调峰时,若迅速改变负荷或夜间停机和启动,则高压缸各级,特别是调节级引起过大的温度变化和热应力,这是机组调峰灵活性的

主要障碍,也是影响机组安全可靠运行的一个关键问题。而滑压运行机组负荷变化时,只要初压合适,高压缸各级温度几乎不变,或变化幅度较小,滑压运行时高压缸各级温度的变化明显低于定压运行方式。 3 滑压运行实例

神华河北国华沧东发电有限责任公司3号超临界660 MW汽轮机由单阀控制切换至顺序阀控制后,一直近似采用3阀滑压运行方式,即90%THA以上采用定压喷嘴调节,90%负荷率以下至50%负荷率工况采用3阀滑压运行方式。该运行方式下,600 MW以上时机组才处于超临界状态,600 MW以下均处于亚临界状态。 图1是不同负荷下,机组2阀滑压和3阀滑压参数可行值设定曲线。 图1 滑压参数可行值设定曲线

图1表明,采用3阀滑压运行时会使机组过早地进入亚临界状态,未能充分发挥超临界机组的节能优势。通过试验也表明,在当前调门重叠度下,采用2阀滑压运行方式更好。

图2是机组不同负荷下,滑压参数采用2阀滑压与采用3阀滑压相比时的节能潜力评估图。

图2 机组节能潜力评估图

根据图表及试验数据,滑压参数设定如下:

(1)高负荷下定压-滑压切换点负荷由当前的610 MW变更为410 MW。 (2)部分负荷下(即330～410 MW),机组保持在2阀运行方式,即GV1和GV3开度为35%～37%。

图3为推荐滑压参数设定曲线。 图3 3号汽轮机滑压参数优化设定曲线 4 结语

对机组滑压运行方式进行优化后,该2台超临界机组在400 MW负荷以上一直能够

保持超临界参数运行,极大地提高了机组的节能优势,特别是在低负荷下,节能潜力更为巨大,以50%THA

工况为例,发电煤耗可降低1.65 g/(kW◦h)。 参考文献:

【相关文献】

[1]李玲,胥建群,石永锋.600 MW汽轮机组运行方式优化研究[J].发电设备,2010,24(6):396-400.