350MW超临界机组深度调峰供热能力保障对策的研究

350MW超临界机组深度调峰供热能力保障对策 的研究

欧成杰、丁勇涛、郭志峰、李昕杰、刘文

华能渑池热电有限责任公司 河南省三门峡市 472400

摘要：随着新能源装机容量和外来电占比的快速增加，对火电厂的调峰能力提出更高的要求，同时也对深度调峰情况下有效保障供热能力提出了新的要求。文章以我厂在未进行热电解耦改造前，面对冬季严寒深度调峰情况下供热能力保障的技术总结，及对供热蝶阀开关过程中存在的安全问题进行阐述。

关键词：350MW超临界；深度调峰；供热；运行分析

1引言

华能渑池热电厂基于目前工业和采暖供热方案强热电耦合特性和深入参与深度调峰需求之间的矛盾，在实施深度调峰供热能力保障及热电解耦改造前利用现有设备进行低负荷供热技术研究，以实现机组参与部分调峰时满足当前工业供汽、采暖供热要求。

2设备概况

2.1设备简介

华能渑池热电厂为2*350MW超临界燃煤供热机组，当前平均供工业供汽65t/h，渑池、义马两地供热面积440万平方米。工业供汽采用旋转隔板+压力匹配器供汽方式，居民采暖供热方式为汽轮机五段抽汽采暖调阀与低压缸供热蝶阀配合调整采暖抽汽流量。额定采暖抽汽量265t/h（工业抽汽量为100t/h时）；最大采暖抽汽量510/h（无工业抽汽时）。采暖抽汽后低压缸进汽压力≥0.04MPa，所有工况下低压缸进口蒸汽流量不得小于120t/h，以保证通过低压缸冷却流量，确保低压末级叶片安全运行。

3针对不同工况下供热能力的运行分析

3.1两台机组运行，总负荷深度调峰至200MW工况。

2019-2020年供暖季因#1机供热蝶阀反馈故障，一直保持全开状态，采暖抽汽主要通过#2机调整供热蝶阀和采暖抽汽调阀供汽，#1机负责工业供汽及部分采暖抽汽。

2020年2月15日夜班，#1机供热蝶阀开度100%，旋转隔板开度65%，#2机供热蝶阀保持30%开度，旋转隔板全开。2月15日1：14，#1机负荷132MW，采暖抽汽量167t/h，#2机负荷122MW，采暖抽汽量213t/h，热网供水流量6000m³/h左右，供热温度92℃，基本满足供热要求。

01点33分，#1机深调至110MW，#1机采暖抽汽量由167t/h降至103t/h；#2机深调至80MW，#2机采暖抽汽量由213t/h降至66t/h，供热温度随抽汽量的减小降至77℃。随着#2机供热蝶阀全开，#2机采暖抽汽量增至99t/h，供热温度略有提升。但随着供热管网整体温度的下降，供热温度持续下降，2月15日07点，供热温度下降至72℃，达不到供热需求。

结论：在#1机负荷132MW，#2机负荷120MW，#1、2机总采暖抽汽量380t/h、热网供水流量6000m³/h时，供热温度92℃，基本能够满足供热需求，随着两台机总负荷继续降低至200MW时，采暖抽汽量大幅减小，供热温度快速下降，无法满足当前供热需求。

3.2两台机组运行，总负荷深度调峰至260MW工况。

2020年12月28日，#1机供热蝶阀开度14%，旋转隔板60%，#2机供热蝶阀保持15%，旋转隔板100%。12月29日00：50，两台机总负荷260MW，#1机调峰至130MW，此时发现低压缸排汽温度从27℃缓慢上涨至40℃且中压缸排汽压力下降，将采暖抽汽调阀缓慢从100%关至54%，#1机采暖抽汽量由228t/h降至200t/h，低压缸两侧的#5、6瓦盖振分别上涨了约10μm；#2机从180MW深调至130MW，#2机采暖抽汽量由425t/h降至355t/h，低压缸排汽温度从28℃上涨至31℃，低压缸两侧的#5、6瓦盖振分别上涨了约8μm左右，热网供水温度降至100℃。

结论：（1）在#1、2机各带负荷130MW，#1、2机总采暖抽汽量555t/h、热网供水流量7000m³/h时，供热温度能够稳定在100℃，能够满足供热需求；随着负荷降低，有待验证是否能够满足供热要求。

2. 随着负荷下降至130MW以下，供热蝶阀继续关闭，会造成低压缸通流量下降，排汽温度升高，低压缸长期处于深度调峰状态下喷水减温运行，有可能存在低压缸末级叶片鼓风振颤、水蚀的风险。

4低负荷供热对设备产生的影响

4.1低负荷供热对中压缸壁温的影响

表三 低负荷供热对中压缸壁温的影响

结论：机组负荷120MW以上时，随着负荷的降低，中压缸壁温略有变化，但变化量不大。机组负荷120MW以下时，随着负荷的降低，采暖抽汽量大幅降低，中压缸第5、9级壁温上升。供热蝶阀全开后，随着抽汽量及低压缸进汽量的增加，中压缸第5、9级壁温恢复原运行温度。

4.2低负荷供热对#8低压加热器抽汽的影响

为了增加采暖抽汽流量，需要将低压缸供热蝶阀关小，当关至30%以下时，#8低加抽汽温度升高，最高涨至201℃，原因为汽轮机轴封溢流回汽至#8低加，由于供热蝶阀开度较小后，低压缸进汽流量减小，#8段抽汽量变小，导致轴封溢流蒸汽进入#8低加后通过#8低加抽汽管道返至低压缸后最终排至凝汽器，轴封漏汽温度在290℃，最终造成#8低加抽汽管道内温度升高至201℃。现通过将轴封溢流回汽切至凝汽器，#8低加抽汽可正常抽出，抽汽温度维持在55℃左右。

4.4低负荷供热对低压缸末级叶片的影响

将供热蝶阀关闭较小时，低压缸通流量变小，由于低压缸末级通流面积大，最先达到鼓风状态，容积流量进一步减小，鼓风状态逐级向前推进，蒸汽流量过小不足以带走汽轮机鼓风热量，会引起低压缸过热、排汽缸变形等危及汽轮机安全的问题。为降低低压排汽缸温度，需要持续投入喷水减温，而小容积流量条件下，末级叶片出现的涡流会卷吸减温水至动叶流道，加剧动叶出汽边根部区域水蚀情况；供热蝶阀关闭后，由于低压缸进汽量突降，造成低压转子受力变化，如进汽量下降到额定进汽量8-10%左右时，蒸汽在末几级叶片和隔板区域发生涡流，造成末几级动叶温度升高，应力增加，同时末几级叶片容易发生鼓风振颤，严重时发生叶片断裂事故。

5结语

面对当前设备情况，在工业供汽流量65t/h，供热面积440万平方米的形势下，当双机总负荷最低降至260MW时，通过调整旋转隔板和供热蝶阀，能够满足当前工业供汽和供热的基本要求，但当负荷继续下降或者工业供汽用户增加、采暖面积增大时，将不能满足工业供汽和供热的要求，有待进行热电解耦改造已满足未来供汽供热要求。

参考文献：

[1] 胡念苏主编. 汽轮机设备及系统，中国电力出版社，2006.2版