600MW超臨界機(jī)組中低負(fù)荷優(yōu)化分析

摘 要：為提高機(jī)組性能，進(jìn)一步降低機(jī)組中低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的供電煤耗，某電廠對(duì)1號(hào)機(jī)組進(jìn)行中低負(fù)荷經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行的優(yōu)化分析。文章主要對(duì)汽輪機(jī)配汽方式進(jìn)行優(yōu)化研究，提高機(jī)組中低負(fù)荷運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，具有明顯節(jié)能效果。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；優(yōu)化；順序閥；經(jīng)濟(jì)性

1 概述

某電廠1號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)廠制造的超臨界、一次中間再熱、沖動(dòng)式、單軸、三缸四排汽、雙背壓、凝汽式汽輪機(jī)，機(jī)組型號(hào)為N600-24.2/566/566。1號(hào)汽輪機(jī)調(diào)門配汽曲線當(dāng)前采用全電調(diào)控制的復(fù)合配汽方式，該配汽方式在啟動(dòng)和低負(fù)荷階段采用節(jié)流配汽方式運(yùn)行，在高負(fù)荷下過渡到噴嘴配汽方式運(yùn)行。由于機(jī)組參與調(diào)峰頻繁，運(yùn)行峰谷差較大，造成機(jī)組在低負(fù)荷時(shí)的節(jié)流損失較大，經(jīng)濟(jì)性較差。為適應(yīng)電網(wǎng)調(diào)峰和提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，進(jìn)一步降低機(jī)組中低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的供電煤耗，有必要對(duì)其配汽方式進(jìn)行優(yōu)化。

2 汽輪機(jī)配汽優(yōu)化分析

2.1 高壓調(diào)節(jié)閥開啟順序

1號(hào)汽輪機(jī)具有4個(gè)高壓調(diào)節(jié)閥，分別與4個(gè)噴嘴組相對(duì)應(yīng)，噴嘴組1、3安裝于上半缸，噴嘴組2、4安裝于下半缸，在充分考慮汽輪機(jī)啟、停及運(yùn)行的安全性與經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，結(jié)合已投運(yùn)機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，確定本機(jī)組順序閥下的閥門開啟順序?yàn)椋篊V1CV3→CV4→CV2，即CV1和CV3同時(shí)先開，接著開CV4，最后開CV2。

2.2 閥門重疊度

采用噴嘴調(diào)節(jié)時(shí)，多個(gè)調(diào)節(jié)閥依次開啟，在前一閥門尚未全開時(shí)，下一閥門便提前打開。我們將后閥開啟時(shí)，前閥通流量占其最大通流量的百分比定義為閥門重疊度。閥門重疊度的設(shè)置對(duì)汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)特性和經(jīng)濟(jì)性均有一定影響。重疊度小，總流量特性線性度較好，但閥門節(jié)流損失大，經(jīng)濟(jì)性較低；反之重疊度大，總流量特性線性度較差，但閥門節(jié)流損失小，經(jīng)濟(jì)性較好。因此，1號(hào)汽輪機(jī)順序閥運(yùn)行模式下閥門的流量重疊度取95%。

2.3 調(diào)門配汽曲線

在閥序優(yōu)化和重疊度的基礎(chǔ)上，并考慮機(jī)組振動(dòng)等安全因素，得到優(yōu)化后的配汽曲線見圖1。

3 閥序切換試驗(yàn)及結(jié)果分析

3.1 閥序切換

分別在300MW、400MW工況下，1號(hào)機(jī)采用CCS模式進(jìn)行了閥序切換試驗(yàn)，并試驗(yàn)了中停和回切功能，各負(fù)荷點(diǎn)閥序切換過程正常。閥序切換試驗(yàn)完成后，機(jī)組正常運(yùn)行投入新順序閥模式，可連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。閥序切換的操作要點(diǎn)如下：（1）機(jī)組負(fù)荷在260MW～500MW之間，退出機(jī)組AGC和一次調(diào)頻，檢查機(jī)組CCS控制方式運(yùn)行正常，且未進(jìn)行閥門活動(dòng)試驗(yàn)。（2）檢查機(jī)組負(fù)荷、主再熱蒸汽壓力和溫度穩(wěn)定后，點(diǎn)擊閥序切換按鈕，開始切換倒計(jì)時(shí)（總時(shí)長(zhǎng)為600s），檢查DEH中一次調(diào)頻自動(dòng)退出。（3）檢查機(jī)組各高壓調(diào)門逐步切換至順序閥開度，CV1、CV3開大，CV4、CV2關(guān)小，汽輪機(jī)各軸承溫度和振動(dòng)參數(shù)正常。如機(jī)組負(fù)荷偏差超過20MW檢查切換自動(dòng)中停，機(jī)組負(fù)荷偏差小于5MW時(shí)切換繼續(xù)。如切換過程中參數(shù)異常時(shí)可手動(dòng)中停，正常后點(diǎn)擊切換按鈕繼續(xù)切換。如無法切換時(shí)則可回切，恢復(fù)復(fù)合閥配汽方式。（4）倒計(jì)時(shí)顯示為零，閥序切換方框顯示為順序閥狀態(tài)，操作完成，DEH畫面中一次調(diào)頻自動(dòng)投入，再投入機(jī)組滑壓、AGC和一次調(diào)頻，檢查機(jī)組各參數(shù)正常。

3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

1號(hào)機(jī)將復(fù)合閥配汽改進(jìn)為順序閥配汽，并進(jìn)行了熱力性能試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

由表1可知：（1）300MW工況下，優(yōu)化后發(fā)電煤耗下降1.78g/（kW·h），供電煤耗下降1.86g/（kW·h）。（2）400MW工況下，優(yōu)化后發(fā)電煤耗下降1.57g/（kW·h），供電煤耗下降1.36g/（kW·h）。

3.3 存在的問題

3.3.1 汽輪機(jī)調(diào)節(jié)級(jí)超溫。1號(hào)機(jī)在順序閥下運(yùn)行，特別是在升負(fù)荷過程中，調(diào)節(jié)級(jí)后蒸汽溫度會(huì)短暫超過530℃，通過調(diào)閱調(diào)節(jié)級(jí)蒸汽溫度超溫曲線可以發(fā)現(xiàn)，超溫往往發(fā)生在迅速升負(fù)荷過程中CV4開度達(dá)到40%以上時(shí)且CV2開度在20%以下時(shí)的階段。由于調(diào)節(jié)級(jí)后蒸汽溫度測(cè)點(diǎn)安裝在CV2對(duì)應(yīng)的噴嘴組動(dòng)葉后，當(dāng)CV2開度較小時(shí)，通過CV2的小股氣流節(jié)流損失大，未膨脹降溫，汽流溫度較高，此時(shí)調(diào)節(jié)級(jí)溫度僅反映了該股汽流的溫度，并未反映出通過調(diào)節(jié)級(jí)后主流蒸汽的溫度，此溫度不能代表汽缸內(nèi)壁和轉(zhuǎn)子的金屬溫度。因此，1號(hào)機(jī)在順序閥配汽方式下，加負(fù)荷過程超溫只是表面現(xiàn)象，汽缸內(nèi)壁和轉(zhuǎn)子表面金屬溫度實(shí)際并未超溫，在當(dāng)前狀態(tài)下，機(jī)組可連續(xù)運(yùn)行。

3.3.2 汽輪機(jī)1、2號(hào)瓦溫高。1號(hào)機(jī)在順序閥下運(yùn)行時(shí)，1、2號(hào)瓦溫最高可達(dá)100℃。因機(jī)組在復(fù)合閥下運(yùn)行時(shí)1、2號(hào)瓦溫就已經(jīng)偏高，約83℃左右，改進(jìn)為順序閥配汽后，汽機(jī)變?yōu)樯线M(jìn)汽方式，轉(zhuǎn)子增加了向下的受力，瓦溫必然升高。當(dāng)前1、2號(hào)瓦溫雖然最高可達(dá)100℃，但瓦溫一直維持穩(wěn)定，距離報(bào)警值還有一定距離，且瓦溫升高的原因比較明確，即新配汽方式改變轉(zhuǎn)子受力，在此原因下瓦溫不會(huì)突然升高。因此，當(dāng)前1、2號(hào)瓦溫高不影響機(jī)組連續(xù)運(yùn)行。

4 結(jié)束語

（1）由各高壓調(diào)節(jié)閥的流量特性曲線，在閥序優(yōu)化和重疊度的基礎(chǔ)上，并考慮機(jī)組振動(dòng)等安全因素，提出優(yōu)化后的配汽曲線。在不同工況下進(jìn)行閥序切換試驗(yàn)，切換過程正常。試驗(yàn)完成后，機(jī)組正常運(yùn)行投入順序閥方式，可連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。（2）將復(fù)合閥配汽改進(jìn)為順序閥配汽，可提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性：300MW工況下，優(yōu)化后發(fā)電煤耗下降1.78g/（kW·h），供電煤耗下降1.86g/（kW·h）；400MW工況下，優(yōu)化后發(fā)電煤耗下降1.57g/（kW·h），供電煤耗下降1.36g/（kW·h）。雖然存在1、2號(hào)瓦溫高和調(diào)節(jié)級(jí)超溫問題，但不影響機(jī)組連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，節(jié)能效果明顯。

參考文獻(xiàn)

[1]東方汽輪機(jī)（集團(tuán)）股份有限公司.N600-24/566/566 600MW中間再熱凝汽式汽輪機(jī)熱力特性說明書[Z].2005，05.

[2]DL/T656-2006.火力發(fā)電廠汽輪機(jī)控制系統(tǒng)驗(yàn)收測(cè)試規(guī)程[S].