深度調(diào)峰下汽輪機(jī)組滑壓運(yùn)行優(yōu)化技術(shù)研究

楊上

摘? 要：為降低汽輪機(jī)組滑壓運(yùn)行模式下的能耗，提高機(jī)組的整體經(jīng)濟(jì)性，提出深度調(diào)峰下汽輪機(jī)組滑壓運(yùn)行優(yōu)化技術(shù)研究。通過(guò)分析深度調(diào)峰下汽輪機(jī)組滑壓運(yùn)行方式，分析其相關(guān)特點(diǎn)，根據(jù)計(jì)算的汽輪機(jī)性能極限值優(yōu)化給水系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整體技術(shù)優(yōu)化。通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比優(yōu)化技術(shù)前與優(yōu)化技術(shù)后的運(yùn)行能耗，可以看出優(yōu)化技術(shù)后能夠有效降低汽輪機(jī)組滑壓運(yùn)行熱能耗。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)組;滑壓;深度調(diào)峰;運(yùn)行優(yōu)化

中圖分類(lèi)號(hào)：TK262? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-4706（2020）17-0155-03

Abstract：In order to reduce the energy consumption of steam turbine unit under sliding pressure operation mode and improve the overall economy of the whole unit，the optimization technology of sliding pressure operation of steam turbine unit under deep peak load regulation is proposed. By analyzing the sliding pressure operation mode of steam turbine unit under deep peak load regulation，the relevant characteristics are analyzed，and the feed water system is optimized according to the calculated performance limit value of steam turbine，so as to realize the overall technical optimization. By comparing the operation energy consumption before and after the optimization technology，it can be seen that the optimized technology can effectively reduce the heat consumption of steam turbine unit in sliding pressure operation.

Keywords：steam turbine unit;sliding pressure;deep peak shaving;operation optimization

0? 引? 言

汽輪機(jī)組作為國(guó)家能源集團(tuán)國(guó)電承德熱電有限公司中動(dòng)力裝置的主要設(shè)備，易受到能源主體影響。當(dāng)前因國(guó)家能源構(gòu)成不夠完善，導(dǎo)致發(fā)電廠(chǎng)中汽輪機(jī)組調(diào)峰能力較差，尤其在近些年新增裝機(jī)容量中，大型汽輪機(jī)組占比較大，其調(diào)峰能力與調(diào)峰效率優(yōu)化是一種必然的選擇。深度調(diào)峰可以有效提高汽輪機(jī)組的運(yùn)行工作效率，其首要考慮因素是汽輪機(jī)組的運(yùn)行滑壓[1]，這是由于汽輪機(jī)組滑壓變化會(huì)直接改變汽輪機(jī)內(nèi)效率和循環(huán)效率，其效率的改變會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生影響，疊加經(jīng)濟(jì)性能后產(chǎn)生運(yùn)行極值，即為深度調(diào)峰下經(jīng)濟(jì)最優(yōu)汽輪機(jī)組滑壓。為得到汽輪機(jī)組運(yùn)行滑壓最優(yōu)值，通常在同一深度調(diào)峰下進(jìn)行汽輪機(jī)組滑壓試驗(yàn)，計(jì)算汽輪機(jī)熱耗率，即可在不同深度調(diào)峰下獲得機(jī)組運(yùn)行的滑壓曲線(xiàn)[2]，進(jìn)一步確定經(jīng)濟(jì)最優(yōu)的汽輪機(jī)組滑壓。在深度調(diào)峰下汽輪機(jī)組選擇我司660 MW汽輪機(jī)組作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，滑壓運(yùn)行還需注意保證運(yùn)行平穩(wěn)，通過(guò)優(yōu)化汽輪機(jī)組滑壓運(yùn)行相關(guān)參數(shù)以降低汽輪機(jī)組的運(yùn)行能耗，提高整體的經(jīng)濟(jì)性。

1? 深度調(diào)峰下汽輪機(jī)組滑壓運(yùn)行優(yōu)化技術(shù)

1.1? 深度調(diào)峰下汽輪機(jī)組滑壓運(yùn)行方式分析

汽輪機(jī)組運(yùn)行方式根據(jù)調(diào)節(jié)方式不同，分為旁通配汽、節(jié)流配汽與噴嘴配汽三種模式。目前不論采用哪種模式，機(jī)組運(yùn)行普遍使用滑壓運(yùn)行方式，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在高負(fù)荷運(yùn)行汽輪機(jī)組時(shí)，可一定程度上提升滑壓運(yùn)行裝置的熱功率;在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，汽輪機(jī)組難以保持新汽溫度和再熱溫度不變，一般情況下會(huì)在出口位置溫度較低。因此，可通過(guò)更改滑壓運(yùn)行方式，使蒸汽壓力可以隨著負(fù)荷變化而變化，從而保障整體裝置的經(jīng)濟(jì)性[3]。當(dāng)壓力降低到一定數(shù)值時(shí)，飽和蒸汽隨之上升，相應(yīng)的定壓比熱隨之下降。在保持新汽溫度不變的條件下，蒸汽溫度明顯升高，但壓力隨之下降，需要使用過(guò)熱器與再熱器以降低負(fù)荷并維持新汽溫度與再熱溫度不變?；瑝哼\(yùn)行時(shí)汽輪蒸汽容量不會(huì)發(fā)生太大變化，進(jìn)汽時(shí)蒸汽在噴嘴通道內(nèi)與出口處的流速均不變，這也保證了汽輪機(jī)組動(dòng)力特性保持不變，因而減少了額外附加熱損失，保持了較高的效率;并且滑壓運(yùn)行可有效減少給水泵耗功量。而定壓運(yùn)行中，在機(jī)組負(fù)荷持續(xù)降低時(shí)，主汽壓力過(guò)低會(huì)導(dǎo)致機(jī)組整體熱效能降低得更為顯著，沒(méi)有明顯經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。因此考慮到運(yùn)行穩(wěn)定性問(wèn)題，本文采用滑壓運(yùn)行。

1.2? 深度調(diào)峰下汽輪機(jī)性能極限優(yōu)化

深度調(diào)峰下，外界熱交換對(duì)汽輪機(jī)的熱性能具有嚴(yán)重影響，因此需要嚴(yán)格隔離機(jī)組以排除外界熱交換過(guò)程對(duì)熱耗率的影響。隔離機(jī)組過(guò)程中，需要考慮汽輪機(jī)組各級(jí)抽汽的單位工質(zhì)吸熱量極限，依據(jù)吸熱量極限進(jìn)行適當(dāng)?shù)臋C(jī)組隔離。

按照分析式運(yùn)行原則，假設(shè)汽輪機(jī)組輸出功率保持穩(wěn)定，通過(guò)回?zé)崞啓C(jī)組矩陣方程，得出各深度調(diào)峰值下，汽流量變化與主蒸汽流量變化比的回?zé)崞啓C(jī)組汽流量變化函數(shù)Kr為：

式中：AT表示回?zé)崞啓C(jī)組矩陣方程的結(jié)構(gòu)矩陣;a表示汽輪機(jī)組運(yùn)行逆矩陣;τ表示單位深度調(diào)峰下在各級(jí)加熱器中的焓升量;q表示汽輪機(jī)組單位主給水量固定下的吸熱量;σ表示汽輪機(jī)組單位冷卻下，再加熱的吸熱量;Y表示汽輪機(jī)組各級(jí)加熱器做功的焓降與蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)做功的焓降的比值。通過(guò)上述計(jì)算的汽輪機(jī)組汽流量變化，計(jì)算汽輪機(jī)組各級(jí)抽汽的單位工質(zhì)吸熱量極限[4]，公式如下：