660MW超超臨界汽輪機深度調峰安全性研究

王延州

摘要：當前階段，電廠660MW超超臨界機組深度調峰運行期間還存在著較多的問題，其中表現為汽輪機TSI參數升高以及給水波動頻繁等諸多現象。基于此，本文通過開展深度調峰子試驗提出了相關的解決對策，目的是提高機組運行的安全性和穩定性，為相同類型超超臨界機組深度調峰運行提供一定的參考依據。

關鍵詞：660MW超超臨界;汽輪機深度調峰;安全性

在電力領域不斷運行和發展的背景下，電網供、受電端結構有了明顯的改變。對于660MW等級的火電機組低負荷運行工作來講，逐漸成為了一項新的形式，而且機組參與深度調峰也是非常明顯的一項趨勢。基于此，加大對660MW等級火電機組低負荷運行現狀的探究力度，有利于提升調峰機組的安全性。不過，660MW超超臨界汽輪機在運行期間，還有著諸多的問題，這就需要結合問題提出完善對策，從而確保低負荷汽輪機處于安全運行的狀態。

1、對設備的闡述

本文以華能長興電廠2x660MW燃煤機組上大壓小工程舉例說明，該項工程屬于華能集團首項高效率超超臨界機組項目，是經由電力設計院進行專門設計的。其中，汽輪機包含了超超臨界、單軸、雙背壓和八級回熱抽汽以及反動凝汽式等，汽輪機信號是n660-28/660/620，額定功率是660MW。在汽機旁路中，一般是以高、低壓串聯旁路系統為主，容量是40%BMCR。

在該項機組內，包含了八段抽汽，依次供給三臺高壓加熱器、一臺除氧器和4臺低壓加熱器，機組內一共設計了一臺100%容量的汽動給水泵和一臺容量為30%的電動啟動給水泵，在這一階段中，汽引小機是應用四抽和冷再供汽，采取外切換模式。剩下的輔汽則是當成啟動汽源使用。風煙系統應用容量是50%的汽動引風機，小機汽源應用四抽。

2、對汽輪機安全運行現狀的分析

在實施深度調峰試驗工作的時候，汽輪機系統運行問題逐漸凸顯了出來，具體表現為以下幾方面：

2.1汽輪機TSI參數逐漸偏大

在機組處于低負荷運行狀態的時候，因為機組主控調節性能較為單一，因此和低負荷運行調節要求不相符，將手動控制切除以后，機組中的參數就會呈現出波動狀態。需要明確認識到的一方面是，在鍋爐燃燒強度降低或者是爐膛煙氣較少的情況下，就會產生主、再熱汽溫變動頻繁的情況，蒸汽溫差有著明顯的差別。受汽溫特性變化因素的干擾，致使汽輪機中內外缸溫差以及轉子內外溫差呈現出循環波動狀態，在此種現狀中，金屬疲勞應力隨之上升，汽機脹差和軸向位移增大等現象形成。除此之外，末級長葉片空氣動力學性能決定了汽輪機的最低負荷狀態，當小容積流量脫流失速的時候，葉片動應力一直提升，流動場混亂和湍流導致排汽溫度上漲，形成了局部高溫現象。負荷降低的時候，低壓缸長葉根片存在著極高的負反動度，導致蒸汽回流和根部出現汽邊沖刷，最終形成了旋渦。

2.2高、低加正常疏水處于不穩定狀態

在機組處于低負荷運行狀態的過程中，因為各項抽汽壓力處于較低現象，與之相鄰的蒸汽壓差變小，因此相鄰高、低壓加熱器之間的疏水差壓也會減少，致使疏水缺少充足的動力。其次，在上級加熱器水位降低的情況下，正常疏水調閥開度減少，以此和水位設定值要求相符合，可是調閥開度減小的話，疏水壓損就會增加，處于正常狀態的疏水動力降低，加熱器水位呈現出了上升現象。然后，調閥之前和之后的壓損和正常疏水差壓占比關系有所改變，所以低負荷運行期間疏水調閥調節特征是無法滿足水位快速和精準調節要求的。

2.3汽泵小機、汽引小機出力受限

在運行期間，汽泵小機將四抽當成低壓汽源，而冷再作為高壓汽源。當處于低負荷運行狀態的時候，四抽的壓力非常低，因此無法滿足給水調節要求，汽輪機轉速設定值和實際值之間有著非常明顯的誤差，導致給水調節速率降低。比如，汽引以四抽和輔汽進行供汽，在四抽壓力比較低的情況下，汽源自動切換成輔汽，而輔汽經由本機提供的時候，汽引是無法滿足爐膛負壓調節要求的。

3、深度提調峰對策

其一，在負荷下滑到計劃性低負荷的時候，比如330MW～260MW區間，機組處于正常運行狀態，就需要加大對各汽輪機絕對振動、相對振動、軸封供汽溫度、各冷卻器溫度、低加疏水泵運行以及高低加水位調節情況等環節的監督控制力度，明確存在著各項異常現象以及誤差所在，制定出完善對策，以此促使機組處于穩定運行狀態。與此同時，機組輔汽系統也是必須應當全面監督和管理的，不管是各小機調節開度、轉速還是出力運行狀態等，都必須及時控制，發現問題以后有效調整。

在負荷下滑到較低負荷以后，比如260MW～210MW區間的時候，機組切換到TF運行方式，通過對汽泵進行調整以后，控制好汽泵的速度，轉速不可以低出3000r/min，高壓調門開度不大于10%，全面監督小機調門開度、轉速以及出力等運行狀態，大力提升低加疏水泵水位變頻調節的靈活性。其次，轉換輔汽汽源，在雙機運行期間，切換本機輔汽汽源，將其切換成臨機的形式，控制好鍋爐的氧量，具體為8%之內，控制汽動引風機轉速不可以低出3000r/min，當負荷不繼續處于下滑狀態的時候，就需要保持主參數的額定，當難以維持的時候，對溫降率進行全面控制，確保汽溫處于穩定狀態。

其二，現階段，在負荷達到了深度調峰210MW以下的時候，就應當對溫降率進行全面控制，以免出現汽溫和缸溫不相符的現象。在汽輪機低壓缸排汽溫度遠遠高于60℃以后，打開低壓缸噴水，假設低加疏水差壓小于0.3MPa以后，開啟低加危急疏水，將正常疏水關上。其次，對高加水位進行全面監督和控制，在水位調節的穩定性降低以后，可以把疏水手動閥關小一些，將正常疏水調閥的靈敏性體現出來。單機運行期間，開啟電動引風機，對風量加以調整，和汽動引風機同時運行，而雙機運行期間，需要退出一臺汽動引風機，將其當成低速旋轉備用。開啟機組高、低壓旁路系統運行期間，應當減少機側負荷，而且為了確保爐內負荷不處于下滑狀態，確保SCR入口煙溫和標準要求相符合，就需要適當的降低水流量，切換給水旁路，遵循規定要求撤除給水流量保護，在撤除過程中，動態性的監督鍋爐給水流量和鍋爐中的熱面壁溫現象。切換期間，需要借助主給水電動門具備的功能開展操作工作，控制好具體的速度。最后，做好輔汽汽泵供汽管道的疏水工作，在汽泵低壓調節閥開度超出了70%以后，將輔汽切換朝著小機供汽。

4、獲取的具體效果

在落實了上述對策以后，汽輪機的安全性和質量均有所提高。其一，疏水情況和疏水閥開度處于正常狀態，而且加熱器水位也正常。其二，汽輪機脹差以及軸向位移和軸承振動大等現象得到了解決，汽輪小機和汽源處于充足的狀態，轉速差比較小，和正常調整要求相一致。

結語：

從以上論述來看，在深度調峰期間，汽輪機運行期間面臨著極高的風險性，其中表現為高、低加水位處于頻繁的波動狀態，汽輪機TSI參數和正常運行以及汽泵小機等相分離，而自從落實和應用了深度調峰對策以后，處于低負荷運行狀態中的汽輪機運行安全性上升，高低加水位處于正常狀態，并且汽泵小機和汽源等也均正常。

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