信息化背景下淺談300MW汽輪機熱電解耦運行技術

李健?張蕾

摘 要 居民供熱是關系到百姓民生的大事，必須首先予以保證，所以在傳統以熱定電的運行方式下，電廠的發電負荷不能隨意降低，否則將引起供熱量的不足，這就使得電廠配合電網調峰的能力大大下降。如何徹底解決以熱定電運行模式的調峰難題，實現在保證冬季居民供熱的同時具有配合風電上網的調峰功能，實現電廠發電負荷受電網調控而降低時，供熱量仍然能滿足熱網需求。我們一直在努力尋求和研究更可行的方案來解決這一難題。

關鍵詞 熱電解耦；降本增效；靈活性

1 靈活性改造試驗

靈活性改造需要通過各種實驗來采集數據

通過試驗可以認為臨河熱電廠所做的工作非常成功：2臺磨不投油可以實現機組穩燃，最低負荷帶至80～83MW；30%負荷以上負荷機組協調投入；25%負荷以上給水自動投入；40%負荷以上AGC投入，目前負荷調節速率設置為7MW/min，按機組額定負荷330MW計算，負荷調節速率為2.1%。機組在83MW時可實現給水泵、凝結泵再循環門關閉運行。

關于低壓缸切除試驗

低壓缸切除試驗存在一定的風險，主要有以下三個方面：

鼓風問題：

通過前期試驗，因為鼓風引起的汽輪機末級和次末級葉片溫度升高問題可以解決，東汽已給出末級葉片溫度在120℃時報警、投噴水，停機值為200℃，次末級葉片溫度在200℃時報警，停機值為210℃，以下是東汽給出的其他限制值：

1.1 低壓脹差

報警值： +9mm

停機值： +10mm

1.2 凝汽器壓力

正常值： 5.0 - 5.5kPa

報警值： 14.7kPa

停機值： 19.7kPa

1.3 低壓缸排汽溫度

正常值： 小于36℃

報警值： 80℃（投噴水）

停機值： 110℃（手動）

1.4 熱電解耦供熱改造

受供熱機組熱-電耦合特性、“以熱定電”運行方式及低壓缸冷卻蒸汽流量限值影響，國內供熱機組深度調峰能力不足，與國外機組存在較大差距！

低壓缸零出力供熱技術在低壓缸高真空運行條件下，切除低壓缸進汽，實現低壓缸零出力運行，提高機組供熱能力和電調鋒能力[1]。

2 低壓缸零出力供熱試驗情況

為論證低壓缸零出力供熱可行性，分兩個階段開展了臨河熱電廠1號機組低壓缸零出力供熱試驗。

第一階段試驗通過對沖車、超速實驗過程中末級、次末級溫度嚴密監視，及時采用控制手段，測試出低壓缸長葉片在小容積流量條件下鼓風特性；

（1）在試驗凝汽器真空（-83.45kPa）條件下，汽輪機沖轉至3000r/min時，關閉低壓缸噴水減溫手動門后，次末級溫度基本保持穩定，低壓缸排汽溫度迅速升高至127.7℃。可見，此時低壓缸通過的蒸汽流量即可滿足低壓次末級葉片小容積流量運行時對冷卻蒸汽的需求，但會引起低壓缸排汽溫度快速升高，需要投運低壓缸噴水減溫。

（2）在試驗凝汽器真空（–82.15kPa）條件下，汽輪機定速3000r/min運行時，隨著低壓蝶閥開度的減小，進入低壓缸的蒸汽流量逐漸減小；與此同時，凝汽器真空逐漸變差（凝汽器真空開始時為–82.6kPa，試驗過程中最低達到–76.83kPa）。當低壓蝶閥開度減小至16%以下時，會引起低壓缸排汽溫度、次末級后溫度和末級后溫度迅速升高，需要投運低壓缸噴水減溫。

（3）組負荷為15MW時，在試驗凝汽器真空（–83.3kPa）條件下，通過低壓缸的蒸汽流量足以滿足低壓次末級葉片運行對冷卻蒸汽流量的需求，但會引起低壓缸排汽溫度快速升高，需要投運低壓缸噴水減溫。

（4）組負荷為30MW時，在試驗凝汽器真空（–84.5kPa）條件下，通過低壓缸的蒸汽流量可以滿足低壓次末級葉片和末級葉片運行對冷卻蒸汽流量的需求，次末級葉片和末級葉片溫度基本保持不變。

第二階段試驗在機組供熱運行期間完成，主要目的在于測試機組大容積流量運行時低壓缸零出力供熱的可行性。兩次試驗均取得圓滿成功！試驗過程中運行參數總體穩定，切換過程平穩順暢。軸系振動未見明顯擾動，各處振動值均處于優秀范圍內。低壓缸脹差由3.90mm增加至4.14mm，增加約0.24mm。高中壓缸脹差和熱膨脹量保持穩定，未見明顯變化[2]。

3 供熱經濟性

改造后，額定主蒸汽流量957t/h時，機組最大供熱抽汽流量為612t/h，折合供熱負荷434.36MW，機組發電功率214.1MW，發電煤耗率為160.7g/kWh，較改造前發電功率減小約14.1MW，發電煤耗率降低約29.0g/kWh。

低壓缸零出力供熱技術能夠提高機組供熱能力和電調峰能力，降低機組發電煤耗率，機組供熱期運行范圍大大增加。鍋爐蒸發量不變情況下，供熱抽汽能力增加約88t/h，折合供熱負荷61.67MW；供熱量不變情況下，電調峰能力增加約45MW；發電煤耗率降低約29.4～41g/kWh。

4 技術優勢與特點

通過在機組運行中切除低壓缸全部進汽，實現低壓缸“零出力”運行，大幅降低低壓轉子的冷卻蒸汽消耗量，提高汽輪機電調峰能力、供熱抽汽能力和供熱經濟性。

實現供熱機組在抽汽凝汽式運行方式與高背壓運行方式的靈活切換，機組運行靈活性和范圍大大提高。

參考文獻

[1] 華中電網有限公司培訓中心.300MW火電機組集控運行[M]. 北京：中國電力出版社，2005：51.

[2] 華東電力培訓中心.汽輪機運行值班員[M].北京：中國電力出版社，2003：67-68.

作者簡介

李健（1972-），男，籍貫河北省，畢業院校：內蒙古工業大學，學歷：大學，現就職單位：中國華能北方聯合電力有限責任公司臨河熱電廠，研究方向：熱能與動力工程。