1000MW超超臨界機組滑壓運行優(yōu)化應用

摘 要：本文通過上汽百萬機組調(diào)門全開、優(yōu)化滑壓、參考滑壓、日常滑壓，各負荷工況下供電煤耗比較，論述了超超臨界1000MW機組滑壓運行應用與分析；簡單介紹了滑壓運行優(yōu)化的組合方案，為國內(nèi)類似機組滑壓運行提供參考方案和借鑒經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：滑壓運行；優(yōu)化應用；數(shù)據(jù)分析

中圖分類號：TK267 文獻標識碼：A

安慶電廠擴建項目2×1000MW機組于2015年投產(chǎn)發(fā)電，該廠超超臨界1000MW汽輪機組是上海汽輪機廠引進西門子技術(shù)。汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)是在西門子公司T3000系統(tǒng)上，以艾默生OVTION系統(tǒng)為平臺開發(fā)的DEH系統(tǒng)。結(jié)合安慶電廠百萬機組現(xiàn)有的運行方式，汽機調(diào)門基本運行在30%開度以下，近似運行在“日常滑壓”方式下，即使考慮到AGC、一次調(diào)頻等涉網(wǎng)調(diào)節(jié)需求，仍存在較大的滑壓優(yōu)化空間。

1.機組滑壓運行工況分析

機組滑壓運行是提高經(jīng)濟性的主要手段，是適應電網(wǎng)調(diào)峰節(jié)能降耗的需求。大型機組采用滑壓運行，一方面維持主汽溫度不變，高壓缸排汽溫度不變。另一方面相同負荷情況下，增加調(diào)門開度，主蒸汽壓力低，給水泵出口壓力低，使小汽機進汽流量降低。隨著高壓調(diào)門開度的增大，給水泵功耗因素使機組運行經(jīng)濟提高。

2.機組滑壓運行優(yōu)化組合方案

對于火力燃煤機組來說，AGC屬于連續(xù)調(diào)節(jié)，對負荷響應速率要求相對較低；而一次調(diào)頻則主要依靠汽機調(diào)門的迅速動作來釋放機組蓄熱以達到快速響應調(diào)頻負荷要求的目的。國標要求火電機組的一次調(diào)頻負荷響應能力不低于機組額定容量的6%。

為了減少汽機節(jié)流損失，同時又不犧牲機組的負荷響應性能，需綜合兩方面因素對機組實施滑壓優(yōu)化：一是通過其他調(diào)節(jié)手段提升機組一次調(diào)頻負荷響應能力，減少一次調(diào)頻對汽機調(diào)門開度的依賴與限制；二是通過合理的滑壓優(yōu)化運行方式，使得汽機調(diào)門盡可能運行在最優(yōu)的閥位，提升汽機通流效率。

為此提出了如下的組合方法對機組進行整體運行優(yōu)化：

（1）凝結(jié)水節(jié)流調(diào)頻優(yōu)化

凝結(jié)水節(jié)流調(diào)節(jié)負荷，其本質(zhì)是通過改變流經(jīng)低壓加熱器的凝結(jié)水流量，減少低加抽汽量，使抽汽回汽機做功提升負荷輸出，達到調(diào)頻負荷響應的目的。

1000MW機組的試驗數(shù)據(jù)見表1。

根據(jù)試驗情況分析：

凝結(jié)水流量減少引起的功率增加可以達到20MW，并且凝結(jié)水節(jié)流后功率增加能維持3min～5min。

（2）汽機滑壓設(shè)定優(yōu)化

根據(jù)凝結(jié)水節(jié)流調(diào)頻優(yōu)化的效果，其調(diào)頻負荷響應可達到20MW。在此基礎(chǔ)上，需要汽機調(diào)門承擔的一次調(diào)頻響應能力大大降低。在實施滑壓優(yōu)化時的具體目標為：在協(xié)調(diào)投入負荷范圍內(nèi)，以試驗的方式確定調(diào)門運行開度及壓損，以保證此時調(diào)門的調(diào)頻能力在40MW左右。即汽機調(diào)門閥位目標大致在35%～40%。

（3）機組協(xié)調(diào)控制優(yōu)化

在進行滑壓優(yōu)化的過程中，由于改變了汽機工況和機組正常運行參數(shù)，使得鍋爐和汽機的協(xié)調(diào)關(guān)系發(fā)生了較大的變化。必須對機組CCS協(xié)調(diào)控制回路進行相關(guān)優(yōu)化調(diào)整，以使得機組負荷、汽壓等調(diào)節(jié)品質(zhì)得到一定的改善；同時需對過熱度和汽溫控制回路進行相應的控制策略和參數(shù)的調(diào)整，以適應機 組新的運行工況，保證機組安全經(jīng)濟運行。

3.實驗數(shù)據(jù)分析

安慶電廠百萬機組在投入商業(yè)運行時，根據(jù)汽機廠的滑壓曲線運行，其“日常滑壓”工況下調(diào)門開度大致運行在30%左右；在考慮了汽機調(diào)門裕量足夠保證AGC及一次調(diào)頻調(diào)節(jié)幅度響應的情況下，設(shè)定了“參考滑壓”工況，其調(diào)門開度大致運行在35%左右，負荷響應裕量約6%～7%Pe；而“優(yōu)化滑壓”工況下調(diào)門運行在45%閥位點，此時調(diào)門負荷響應裕量大致在2%Pe左右，機組能響應AGC狀態(tài)下負荷調(diào)節(jié)的需要；“調(diào)門全開”工況是理論上汽機節(jié)流損失最小的工況。

表2 為機組各滑壓優(yōu)化工況下主汽壓及調(diào)門閥點運行狀態(tài)的對比。

通過試驗的方式對上述（“調(diào)門全開”、“優(yōu)化滑壓”、“參考滑壓”和“日常滑壓”）4種運行方式進行經(jīng)濟性分析比較，將各工況試驗計算結(jié)果數(shù)據(jù)，繪制成發(fā)電熱耗、供電煤耗與發(fā)電機輸出功率的關(guān)系曲線，分析比較不同滑壓方式下機組運行經(jīng)濟性。圖1和圖2分別為幾種運行方式下的熱耗率和供電煤耗情況：

從圖1中幾條數(shù)據(jù)曲線差異來看，調(diào)門開度45%的“優(yōu)化滑壓”方式熱耗曲線與“調(diào)門全開”滑壓方式熱耗曲線非常接近，此兩種運行方式的經(jīng)濟性差異非常小。而調(diào)門開度在35%的“參考滑壓”方式在較低的負荷段時（500MW～700MW），接近于“優(yōu)化滑壓”方式。

圖2為4種運行方式下機組供電煤耗率隨負荷變化的情況，縱坐標為基于發(fā)電熱耗、鍋爐效率、廠用電率和管道效率計算出的供電煤耗率，橫坐標為修正后發(fā)電機功率。

圖1曲線與圖2曲線比較可知，各負荷工況下機組滑壓運行方式供電煤耗最大差異在2g/kWh以內(nèi)。由于同負荷工況機組不同滑壓方式鍋爐效率、廠用電率、管道效率采用同值，因此不同滑壓方式供電煤耗差異與發(fā)電熱耗差異規(guī)律相同，即“調(diào)門全開”方式煤耗最低，“優(yōu)化滑壓”方式次之，“參考滑壓”方式第三，“日常滑壓”方式相對最高。

結(jié)語

采用上述滑壓優(yōu)化方式后汽機調(diào)門的綜合運行閥位大致在35%～40%，此時調(diào)門壓損大致在9%左右。對比現(xiàn)有運行方式，在滑壓優(yōu)化后其煤耗可下降約0.5g/kWh。

假設(shè)機組年上網(wǎng)小時數(shù)6000h，按照機組負荷率75%計算，百萬機組每年煤耗可節(jié)省近2250t，按現(xiàn)有煤價500元/噸計算，將為機組運行經(jīng)濟性帶來巨大的提升。

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