大型火電廠DEH系統運行方式優化

楊宇

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2017.14.049

摘 要：某火電廠汽輪機采用噴嘴配汽，調節級設有4個噴嘴組。現有的DEH系統閥門管理程序，在順序閥（或稱多閥）方式下，進汽順序為#2與#3高壓調門同步開啟（II與III噴嘴組同時進汽），其后#4和#1高壓調門順序開啟（IV、I噴嘴組其后順序進汽）。機組長期單閥節流配汽運行，運行經濟性不及多閥方式時的變壓運行，另一方面，由于高壓調門的流量特性，不僅與高壓調門有關，而且還要受調節級和高壓缸通流特性影響，制造廠理論計算的DEH閥門管理曲線，與高壓調門的實際流量特性會存在一定偏差，特別是機組變壓運行方式時，對機組的一次調頻和AGC會產生不利影響。因此，有必要采用多閥噴嘴配汽，對DEH系統運行方式進行優化，提高機組運行經濟性。

關鍵詞：火電廠 DEH系統 優化

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（b）-0049-02

DEH是汽輪機的數字化電液調節系統，是汽輪機組的心臟和大腦，它控制汽輪機的啟動、升速、帶負荷、負荷調節，保證汽輪機組的安全運行。該文主要介紹大型火電廠DEH系統運行情況，以及為了兼顧機組安全和經濟性進行的運行方式優化試驗。

1 單閥/多閥切換試驗

#1機該次試驗采取GV2和GV3同步開啟、GV4和GV1隨后順序開啟進汽方式進行。試驗后得出結論如下。

機組高壓轉子在右向不平衡汽流力作用下，振動特性是穩定的，軸承溫度變化可控。綜合高壓轉子的軸振與軸承瓦塊溫度變化的安全風險，選用GV2和GV3同步開啟、GV4和GV1隨后順序開啟的進汽方式是合理、恰當的。

2 高壓調門流量特性與閥門管理優化試驗

該項試驗的具體目的如下。

（1）多閥方式下，4個高壓調門的開度與機組負荷、主蒸汽流量的對應關系，求取額定主蒸汽壓力下高壓調門的流量特性。

（2）單閥方式下，高壓調門的開度與機組負荷、主蒸汽流量的對應關系，求取單閥方式時、額定主蒸汽壓力下的高壓調門的流量特性。

（3）基于單閥和多閥方式下的高壓調門流量特性試驗，優化設計DEH閥門管理程序，以及與閥門管理程序相關的手動/自動無擾切換的流量與開度跟蹤程序。

在對#1、#2機進行了單閥切多閥的安全可行性試驗后，確認了GV2和GV3同步開啟、GV4和GV1隨后順序開啟進汽方式的安全性，基于理論計算和工程經驗，修改了順序閥控制的原始閥門管理曲線，分別進行了單閥和順序閥控制方式下的高壓調門流量特性和閥門管理優化試驗，其主要結論如下。

高壓調門流量特性與DEH閥門管理優化試驗所得閥門管理曲線，能夠滿足生產要求。基于運行優化試驗等運行數據的閥門管理進一步優化，能更好地改善高壓調門順序開啟結合部處機組功率平滑性。

基于#2機進行的運行優化試驗及CCS試驗所獲得的運行數據，對試驗所得順序閥控制閥門管理曲線作進一步優化，圖1為優化后順序閥控制的閥門管理曲線。

3 汽輪機組運行優化試驗

汽輪機組的運行有定壓和滑壓兩種方式。機組定、滑壓運行時，隨負荷改變，損失的方式和大小各不相同。定壓運行時，損失的變化主要表現在高調門節流、調節級部分進汽和給水系統的節流及泵效率等方面，隨著機組負荷下降，這些損失隨之增大。滑壓運行時，高調門節流和調節級部分進汽損失較小，因主蒸汽壓力隨機組負荷減小而下降，雖然導致機組循環效率下降，但可以節省給水泵的軸功率，由此節省給水泵汽輪機的汽耗量，這部分蒸汽在主汽輪機膨脹作功可以增大機組的發電出力。因此，在部分負荷工況下，定壓和滑壓運行之間存在著經濟性更好的優化選擇。

汽輪機組運行優化試驗，旨在通過多個負荷點下變主蒸汽壓力試驗，分析計算對應負荷點下經濟性最優的主蒸汽壓力。#1、#2機在580 MW、550 MW、500 MW、450 MW、400 MW、350 MW和300 MW7個負荷工況下，分別進行了變主蒸汽壓力的熱力性能優化試驗，分別求得了對應負荷下熱耗率為最低的主蒸汽壓力。

由試驗數據分析得出以下幾點。

（1）當機組負荷低于400 MW時，GV2/GV3、GV4開啟則主蒸汽壓力下降較多，故3個高壓調門開啟的最低負荷設定為400 MW。

（2）在GV2/GV3開啟時，額定主蒸汽壓力下機組最大能發出480 MW電功率。因此，GV2/GV3同步開啟時，最大負荷可設定為400 MW，對應的主蒸汽壓力為14.4 MPa。

機組在660 MW→550 MW間，采用額定參數的定壓運行；在550 MW→400 MW間，采用變壓運行，主蒸汽壓力由16.5 MPa降低到13.25 MPa；400 MW→370 MW間，采用壓力為13.25 MPa的定壓運行，高壓調門由3個開啟向2個開啟過渡；在370 MW→247 MW間，采用變壓運行，主蒸汽壓力由13.25 MPa下降到10.0 MPa；在247 MW→0 MW間，采用壓力為10.0 MPa的定壓運行。

4 運行優化經濟性分析

該項目的經濟性，包含單閥切多閥和運行優化兩個方面。#1、#2機原采用單閥運行，經濟性遠比順序閥控制時差。在額定負荷工況下，熱耗率偏差在30 kJ/kW·h以上；隨著機組負荷的降低，熱耗率降低更顯著。

在順序閥控制方式下，通過主蒸汽壓力的定壓—變壓—定壓—變壓—定壓復合配汽方式，在滿足機組一次調頻性能前提下，重新配置調節級的焓降，使部分負荷時機組熱耗率低于定壓運行。評估機組全負荷范圍內運行優化的熱力性能，是項復雜與浩大的工作，這里僅以部分試驗數據作分析。在600 MW→570 MW之間，主蒸汽壓力采用16.5 MPa運行，估計比額定主蒸汽壓力時降低熱耗率約5.0 kJ/kW·h；在570 MW→400 MW之間，采用16.5 MPa→13.2 MPa的變壓運行，與額定主蒸汽壓力和定壓運行相比，隨著機組負荷的降低，節省的熱耗率隨之增大，在450MW附近，節省熱耗率不小于90.0 kJ/kW·h；在400 MW→370 MW之間，主蒸汽壓力采用13.2 MPa定壓運行，因由3個調門切換到2個調門運行，熱耗的節省將減小，估計平均降低在50.0 kJ/kW·h左右；在370 MW→250 MW間，主蒸汽壓力采用13.2 MPa→10.0 MPa的變壓運行，節省的熱耗率隨機組負荷降低而增大，在300 MW附近，估計節省熱耗率在150 kJ/kW·h以上。

5 結語

綜所上述，在當前火電廠單機發電負荷普遍偏低的大環境下，對DEH系統運行方式進行合理優化，采用復合變壓運行，可有效降低機組的熱耗率，提高運行經濟性，為火力發電企業降低發電成本，提高利潤產生積極的影響。