超臨界600MW汽輪機配汽方式優化

胡文平

（廣東紅海灣發電有限公司，廣東 汕尾 516600）

超臨界600MW汽輪機配汽方式優化

胡文平

（廣東紅海灣發電有限公司，廣東 汕尾 516600）

為適應新的電力形勢需要，提高機組經濟性，介紹了SW電廠在未對超臨界600MW汽輪機本體及輔機進行任何改造的前提下，根據汽輪機高壓調門特性，通過熱工邏輯修改，將復合配汽改進為順序閥配汽方式，并進行滑壓優化。優化后經效率試驗表明，機組在中低負荷下的經濟性得到明顯提高。

中低負荷；配汽方式；復合閥；順序閥；滑壓運行

近年來，我國發電裝機容量快速增加，而電力需求增長開始放緩，再加上頻繁參與深度調峰、非化石能源快速發展等因素影響，火電機組利用小時數大幅下降，機組負荷率逐年下降，汽輪機長期在中低負荷區間運行。大型火電機組運行工況常年偏離設計值，汽輪機熱耗居高不下，機組經濟性大幅下降。為適用新的火電形勢，降低機組全負荷段平均供電煤耗，提高機組中低負荷運行經濟性意義重大。

一、系統概況及優化方向選擇

SW電廠1號汽輪機系東方汽輪機廠生產的N600-24.2/566/566型超臨界，一次中間再熱，三缸四排汽，凝汽沖動式汽輪機組。該汽輪機組采用原廠設計的全電調控制的復合配汽方式。該配汽方式在啟動和低負荷階段采用節流配汽方式運行，在高負荷下過渡到噴嘴配汽方式運行。此配汽方式在額定負荷下的效率較高，但在部分負荷時節流損失較大。2015年SW電廠機組年利用小時數大幅度降至3980.3小時，在新的經濟形勢下勢必將進一步下降，繼續采用原復合配汽方式，在較大部分時間段內，4個調節閥開度偏小，存在較大的節流損失。為此，就有必要對其配汽方式進行優化，以適應實際運行的要求。

表1　

二、汽輪機調節級噴嘴及調節閥流量特性

汽輪機組調節級噴嘴技術規范（表1）：

根據試驗得出的高壓調節閥流量特性曲線（圖1）可知：

（1）CV1～CV4高壓調節閥在15%開度以下流量均為為0；

（2）CV1、CV4高壓調節閥在閥門開度達到50%左右時，流量達到90%；

（3）CV2高壓調節閥在閥門開度達到39%左右時，流量達到90%；

（4）CV3高壓調節閥在閥門開度達到38%左右時，流量達到90%。

三、原復合配汽方式

機組原設計的配汽方式為引進日立的復合配汽方式，如圖2所示。汽輪機切缸后，負荷由中壓調門轉為高壓調門控制，CV1、CV2、CV3隨負荷增加逐漸全開，CV4在55%負荷時轉而關小至全關，91%負荷以后重新開啟。該配汽方式適宜于帶基本負荷的機組，機組在中低負荷運行時，4個高壓調門均處于部分開啟狀態，汽輪機高壓進汽部分節流損失較大，同時調節級進汽的不均勻性會延續至高壓前幾級，致使機組中低負荷經濟性下降。

四、新順序閥配汽曲線

電廠及所聘科研公司根據汽輪機組高壓調節閥流量特性及調節閥開啟順序與高壓缸效率關系，并選取最優閥門重疊度的基礎上，制定了新的順序閥配汽曲線，改后順序閥閥序為“CV1&CV3-CV4-CV2”，即隨負荷增加CV1及CV3高壓調節閥同時最先開啟，總閥位達60%時CV4逐漸開啟，達92%時CV2才開啟參與調節，此時CV4開度超過50%，具體如圖3所示。

五、優化后配汽方式

對1號機組開展進行配汽方式和滑壓運行情況深入分析研究，結合機組實際調峰情況及同類型機組優化經驗，制定出了1號機組在230MW至600MW負荷段內投入新的順序閥配汽方式優化策略，完成機組全負荷段的調整與投運工作，保證汽輪機的安全經濟運行，滿足機組調峰調頻要求。機組保留原有配汽方式，并通過邏輯優化設計，兩種配汽方式在機組負荷200MW以上可自由切換，閥序切換過程中可暫停亦可返回，在故障情況下新的配汽方式也能滿足機組停運要求。

六、優化成果及存在的問題

1.優化成果

將復合配汽改進為順序閥配汽，并經滑壓優化后，大大提高了機組運行經濟性，完成改造后對1號機組進行了熱力性能試驗。較復合配汽方式，投入順序閥并連續穩定運行，相同負荷下供電煤耗下降約1～2g/（kW·h），按2015年機組年度發電量計算，全年可節省標煤近4000噸，經濟成本近240萬。

（1）300MW負荷工況下，優化后機組發電煤耗下降1.78g/（kW·h），供電煤耗下降1.86g/（kW·h）；

（2）400MW負荷工況下，優化后機組發電煤耗下降1.57g/（kW·h），供電煤耗下降1.36g/（kW·h）。

2.存在問題：

（1）1、2軸承瓦溫高：1號機組在順序閥運行時，1、2軸承瓦溫最高達100℃，較之前升高近17℃。分析其原因在于新的配汽方式下，汽輪機變為上進汽方式，轉子增加了向下的受力。經觀察該瓦溫能一直維持穩定，距離報警值還有相當距離，鑒于瓦溫升高的原因比較明確，在此原因下瓦溫不存在突然升高的可能性。綜上所述，1、2軸承瓦溫高不會影響機組連續安全運行。

（2）調節級后汽溫高：順序閥配汽方式下，機組升負荷過程中，調節級后蒸汽溫度會短暫超溫達530℃，這勢必會影響汽輪機部件的壽命。經跟蹤分析發現超溫皆發生在升負荷過程中CV4開度達到40%以上且CV2開度在20%以下時階段，由于調節級后蒸汽溫度測點安裝在CV2對應的噴嘴組動葉后，當CV2開度較小時，通過CV2的小股汽流未膨脹降溫，汽流溫度較高，此時調節級溫度僅反映了該股汽流的溫度，不代表汽缸內壁和轉子的金屬溫度。由此可見，1號汽輪機組在順序閥配汽方式下，加負荷過程調節級后汽溫高只是表面現象，汽缸內壁和轉子表面金屬溫度實際并未超溫，機組可連續安全運行。

結論

SW電廠經過對1號汽輪機組配汽方式優化改造，將原來復合閥配汽方式改造成機組啟動初期復合閥，穩定并帶上200MW負荷以后切換為順序閥配汽方式。經效率試驗比較，機組在新的配汽方式下，保證安全的基礎上，機組煤耗降低，經濟性得到顯著提高。對同類型機組進行優化改造提高經濟性很有借鑒意義。

［1］楊廷志.淺談汽輪機配汽方式優化技術［J］.廣西電力，2014，37（5）：78-81.

［2］超臨界600MW汽輪機運行方式的優化研究［J］.動力工程學報，2012，32（5）：356-361.

［3］黃樹紅.汽輪機原理［M］. 北京：中國電力出版社，2008.

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