探讨超临界600MW汽轮机运行方式的优化

探讨超临界600MW汽轮机运行方式的优化

张彧娴

（国家电投神头发电有限责任公司山西朔州036013）

摘要：随着电网和电力负荷峰谷差的日益增大,要求机组调峰的时间越来越多。汽轮机处于低负荷运行状态时,热经济性大大降低。但在影响机组低负荷运行热经济性的主要因素中只有运行方式可以人为地进行调整。所以研究汽轮机在低负荷运行方式对现场节能降耗就具有十分重要的意义。本文探讨了超临界600MW汽轮机运行方式的优化。

关键词：600MW汽轮机；低负荷；运行方式；优化

1系统概况及优化方向简述

1.1系统概况及优化方向

选择某电厂1号汽轮机系该地生产的N600-24.2/566/566型超临界，一次中间再热，三缸四排汽，凝汽冲动式汽轮机组。该汽轮机组采用原厂设计的全电调控制的复合配汽方式。该配汽方式在启动和低负荷阶段采用节流配汽方式运行，在高负荷下过渡到喷嘴配汽方式运行。此配汽方式在额定负荷下的效率较高，但在部分负荷时节流损失较大。前些年该电厂机组年利用小时数大幅度降至3980.3小时，在新的经济形势下势必将进一步下降，继续采用原复合配汽方式，在较大部分时间段内，4个调节阀开度偏小，存在较大的节流损失。为此，就有必要对其配汽方式进行优化，以适应实际运行的要求。

1.2汽轮机调节级喷嘴及调节阀流量特性

汽轮机调节级喷嘴组的布置如图1所示，根据试验得出的高压调节阀流量特性曲线可知：(1)CV1~CV4高压调节阀在15%开度以下流量均为为0；(2)CV1、CV4高压调节阀在阀门开度达到50%左右时，流量达到90%；(3)CV2高压调节阀在阀门开度达到39%左右时，流量达到90%；(4)CV3高压调节阀在阀门开度达到38%左右时，流量达到90%。

2超临界600MW汽轮机运行方式的优化分析

2.1原复合配汽方式

机组原设计中采用的是全电调控制的复合配汽方式(部分进汽/全周进汽)，调节阀采用多阀系统，各阀严格按照预定的程序执行启闭，升程关系固定。在启动和较低负荷时，汽轮机采用节流调节，此时4个调节阀同时开启，带一定负荷后，关小或关闭部分阀门，转为喷嘴调节。复合配汽曲线如图2所示。采用复合配汽方式的最佳负荷点在90%额定负荷以上，但仍然兼顾了部分负荷的运行经济性。为减少节流损失，部分负荷采用滑参数运行，即保持阀门开度不变，靠改变进汽压力来调整负荷。采用复合配汽方式滑压运行时各个高压调节阀的阀门开度(阀门开度对应的负荷指令90%)。4个调节阀均处于节流状态，且2号和3号调节阀阀门节流损失较大。

2.2运行优化方案

2.2.1优化方案设计

经研究，该电厂提出了机组的优化运行方式，即将原来的复合配汽方式改为顺序阀方式运行，由原来的“两阀组”运行方式改为“三阀组”运行方式。根据各个高压调节阀所对应的不同喷嘴组个数，提出了3个不同的高压调节阀阀门开启顺序方案，其中优化方案一的高调阀阀序为2、4号－3号－1号；优化方案二的阀序为2、3号－4号－1号；优化方案三的阀序为4、1号－2号－3号。

2.2.2优化方案分析

(1)调节级强度。配汽方式改变后，调节级强度需重新进行校核。经校核，优化方案一和方案三在主蒸汽压力为额定(24．2MPa)时，调节级强度可以满足两阀全开的要求。对于优化方案二，由于两阀全开对应的喷嘴组只数较少，两阀全开时，主蒸汽压力需低于21．0MPa才能满足调节级强度的要求。(2)滑压运行。由于优化方案一和方案二的三阀全开通流能力相同，两方案在高负荷区域采用三阀滑压运行时，各负荷的主汽压力基本相同；优化方案三的三阀通流能力最大，在高负荷区域采用三阀滑压运行时，其各负荷的主汽压力较低。在低负荷区域，机组采用两阀滑压运行方式较为经济，由于3个优化方案的两阀通流能力不同，各个方案由三阀转为两阀运行的负荷点也不相同。(3)优化后配汽方式。综合考虑各运行优化方案中高调阀开启顺序所对应的喷嘴组位置、通流能力以及经济收益情况，推荐采用优化方案一，即高调门开启顺序为2、4号一3号一1号，其对应的配汽曲线如图3所示。

3存在的问题及优化成果

3.1存在问题

(1)1、2轴承瓦温高。其原因在于新的配汽方式下，汽轮机变为上进汽方式，转子增加了向下的受力。经观察该瓦温能一直维持稳定，距离报警值还有相当距离，鉴于瓦温升高的原因比较明确，在此原因下瓦温不存在突然升高的可能性。综上所述，1、2轴承瓦温高不会影响机组连续安全运行。(2)调节级后汽温高。经跟踪分析发现超温皆发生在升负荷过程中CV4开度达到40%以上且CV2开度在20%以下时阶段，由于调节级后蒸汽温度测点安装在CV2对应的喷嘴组动叶后，当CV2开度较小时，通过CV2的小股汽流未膨胀降温，汽流温度较高，此时调节级温度仅反映了该股汽流的温度，不代表汽缸内壁和转子的金属温度。由此可见，1号汽轮机组在顺序阀配汽方式下，加负荷过程调节级后汽温高只是表面现象，汽缸内壁和转子表面金属温度实际并未超温，机组可连续安全运行。

3.2优化成果

将复合配汽改进为顺序阀配汽，并经滑压优化后，大大提高了机组运行经济性，完成改造后对1号机组进行了热力性能试验。较复合配汽方式，投入顺序阀并连续稳定运行，相同负荷下供电煤耗下降约1~2g/(KW•h)，按2015年机组年度发电量计算，全年可节省标煤近4000吨，经济成本近240万。(1)300MW负荷工况下，优化后机组发电煤耗下降1.78g/(KW•h)，供电煤耗下降1.86g/(KW•h)；(2)400MW负荷工况下，优化后机组发电煤耗下降1.57g/(KW•h)，供电煤耗下降1.36g/(KW•h)。

4结束语

综上所述，对电厂超临界600MW汽轮机进行运行优化后，将原来复合阀配汽方式改造成机组启动初期复合阀，稳定并带上200MW负荷以后切换为顺序阀配汽方式。在不影响机组安全可靠运行的前提下，使调节阀节流损失减少，机组的经济性得到明显改善，煤耗率降低，对同类型机组进行优化改造提高经济性很有借鉴意义。

参考文献:

[1]浅谈火电厂汽轮机运行故障处理技术[J].韩明.能源与节能.2013(12)

[2]1000MW超超临界汽轮机组配汽优化技术探究[J].祝建飞,姚峻,叶颖俊.上海节能.2015(11)

[3]汽轮机运行监测及优化管理[J].吕德军.科技传播.2014(01)

[4]汽轮机运行中的振动及防止措施探讨[J].王永江.装备制造.2016(07)