600MW汽輪機動態經濟運行與降損分析

龐正斌

(華電內蒙古能源有限公司包頭發電分公司,內蒙古包頭　014013)

600MW汽輪機動態經濟運行與降損分析

龐正斌

(華電內蒙古能源有限公司包頭發電分公司,內蒙古包頭014013)

隨著我國電網容量的增大,電網運行的高峰期與低谷期間的差異也隨之增大;隨著電力結構的變化,大容量電機組參與調峰運行勢在必行。本文針對600MW汽輪機經濟運行與降損情況進行分析,并提出一些意見。

汽輪機經濟運行降損

近年來，600MW及以上的大容量汽輪機組得到廣泛應用，并大部分參與到調峰運行中來，往往伴隨著安全隱患和降低運行經濟性等問題。這類問題成為人們密切關注的對象，也成為相關專家致力研究的課題。對汽輪機熱耗率造成影響的因素主要是通流部分特性、環境條件、高壓條門特性與運行方式等。運行方式不同，致使機組各級壓力、效率及各段抽汽量產生變化，導致輔助設備(鍋爐、給水泵等)的工況也不同。在此環境下，汽輪機組的相對內效率、給水泵功耗不同，使各種運行方式下的熱經濟性產生差異。

1　影響機組效率的因素

1.1機組效率公式

機組效率(η)=循環效率(ηt)×節流效率(ηth)×相對內效率(ηi′)

1.2提高效率途徑

提高機組效率的途徑主要從循環效率、節流效率、相對內效率三方面著手。

(1)提高循環效率;通過對初終參數進行調整(如提高初參數、降低終參數)，來發展大容量機組，從而提高循環效率。例如:亞臨界機組到超臨界機組，初參數從16.67M Pa/538℃/538℃提高到24.1MPa/593℃/593℃，效率約提高了5%。(2)提高通流效率;節流效率是指全機扣除進汽機構節流損失后的理想比焓降:全機總的理想比焓降。相對內流相率是指汽機構外的通流部分相對內流效率，又稱通流效率。引進最新科學技術，使通流部分的結構得到完善，從而提高通流效率。新型葉片技術與汽封技術能有效提高通流效率5%。例如:德國Boxberg電站的907MW引入最新3DSTM與3DVTM葉片技術后，成為通流效率世界之最。(3)優化負荷點;在固定的通流部分與運行參數下，對每一個負荷點進行優化，也有利于提高機組效率。目前，噴嘴配汽方式在大型機組中普遍應用，對其的調節有三種方案:噴嘴調節、節流調節和滑壓調節。在流量、初參數、終參數都相同的情況下，中、低壓缸的做功情況也相差無幾，只需比較高壓缸的做功差異。噴嘴調節、節流調節與滑壓調節互相作用，對效率的影響卻又各不相同。由于在進行節流調節時，閥門同時開啟，致使部分負荷時，產生較大的節流損失;對于中間的再熱機組，負荷每減少50%損失2%的節流。若不計溫度的影響，高壓缸理想焓降與相對內效率基本保持不變。噴嘴調節時，損失節流的只有部分開啟的閥門，當機組負荷在30%以下時，節流的損失會增大一些，因此，噴嘴調節的效率高于節流調節效率。滑壓調節時，初溫不變，閥門全開或在損失節流最少的位置，通過改變鍋爐燃燒工況從而降低出壓，降低理想循環效率，減少節流損失。不同的運行方式，導致不確定的汽輪機效率。汽輪機組的定滑壓運行曲線是由負荷下最佳點組成的，與主蒸汽壓力相關。該曲線有利于機組經濟運行并降低機組的熱耗率。

2　研究方案

2.1試驗方案

負荷降低時，噴嘴配汽汽輪機組可采用定壓運行與滑壓運行兩種方式，但出于可靠與安全的考慮，可采用復合滑壓運行方式。

(1)定壓運行;在初壓不變的情況下，采取單閥調節或順序閥調節。由于單閥調節時，閥門全部開啟，會產生較大的節流損失。因此為保證機組安全，單閥調節一般在機組開啟、停止階段或在低負荷情況下使用。使用順序閥門調節時，初壓保持不變，挨個關小閥門，使只有一個閥節流，從而降低流量與負荷。順序閥門調節通常在高負荷的情況下使用。(2)滑壓運行;滑壓運行分為常規滑壓和閥點滑壓兩種類型。常規滑壓時，閥門全部開啟或在損失節流最少的位置;閥點滑壓因在滑壓程度較深時，初壓較大降低導致循環效率大幅度降低，從而分為2閥點滑壓運行方式和3閥點滑壓運行方式。定-滑-定模式是目前各機組最基本的運行模式。滑壓運行曲線受熱系統設備運行狀況、冷熱季水溫變化與蒸汽的影響，導致汽輪機制造廠給出的滑壓曲線與最優的滑壓曲線出現偏差。因此，測試定滑壓曲線成為選擇最優滑壓曲線的有效途徑。目前國內進行滑壓曲線的測試方式有兩種:一種是在運行曲線上選取3個主蒸汽壓力，一般情況下，中間的壓力值最優，由于存在著較大的壓力間隔，若得出的結果顯示中間壓力的熱耗率不是最小，則尋優失敗;另一種是認為在負荷相同的情況下，最低熱耗會在閥點位置，通過定壓、常規滑壓和閥點滑壓進行工況試驗后，最低熱耗點不一定只在閥點位置出現。兩種測試方法的理論都建立在非調節級的內效率不受噴嘴部分進汽的影響。但其結果顯示，部分進汽度對非調節級內效率是有影響的，它能降低非調節級相對內效率與機組效率，且進汽度越小造成的影響越大。(3)復合滑壓;通過考慮操作的安全性，從而得出復合滑壓運行方式。復合滑壓主要以負荷與閥位聯合使用為基礎，在2閥與3閥、3閥與4閥之間運行。進行復合滑壓時2閥或3閥全部開啟，1個閥門節流。復合滑壓運行方式將各測試工況修正后的熱耗率與負荷的曲線分為定壓運行曲線、常規滑壓運行曲線、2閥/3閥點滑壓工況曲線與復合滑壓工況曲線五種。

2.2研究結果

測試結果顯示當負荷為540-580MW時，應采用定壓運行;當負荷為480-540MW時，應采用復合滑壓運行;負荷為450-480MW時，應采用3閥點滑壓運行;負荷為370-450MW時，應采用復合滑壓運行;負荷為300-370時，應采用2閥點滑壓運行。

3　結語

將復合滑壓工況運用到優化定滑壓運行方式中來，能夠通過測試找出最佳滑壓曲線。復合滑壓運行方式實現了2閥點/3閥點到定壓的順序轉變，有效使600MW汽輪機經濟與安全運行。不過，在實際使用中，機組運行、鍋爐燃燒等情況產生的影響也應考慮到，并適當修正壓力曲線。

[1]李玲,胥建群,李剛,石永鋒,郭其祥.噴嘴配汽方式600MW汽輪機組運行優化研究[J].汽輪機技術,2011(3):209-212+235.

[2]李玲,胥建群,石永鋒.600MW汽輪機組運行方式優化研究[J].發電設備,2010(6):396-400.

[3]李勇,單麗清,盧麗坤.某600MW汽輪機配汽方式優化方法研究[J].汽輪機技術,2013(3):205-207+194.