超临界600MW汽轮机配汽方式优化

2016-09-27胡文平

中国新技术新产品 2016年15期

关键词：煤耗调节阀开度

胡文平

（广东红海湾发电有限公司，广东汕尾 516600）

超临界600MW汽轮机配汽方式优化

胡文平

（广东红海湾发电有限公司，广东汕尾 516600）

为适应新的电力形势需要，提高机组经济性，介绍了SW电厂在未对超临界600MW汽轮机本体及辅机进行任何改造的前提下，根据汽轮机高压调门特性，通过热工逻辑修改，将复合配汽改进为顺序阀配汽方式，并进行滑压优化。优化后经效率试验表明，机组在中低负荷下的经济性得到明显提高。

中低负荷；配汽方式；复合阀；顺序阀；滑压运行

近年来，我国发电装机容量快速增加，而电力需求增长开始放缓，再加上频繁参与深度调峰、非化石能源快速发展等因素影响，火电机组利用小时数大幅下降，机组负荷率逐年下降，汽轮机长期在中低负荷区间运行。大型火电机组运行工况常年偏离设计值，汽轮机热耗居高不下，机组经济性大幅下降。为适用新的火电形势，降低机组全负荷段平均供电煤耗，提高机组中低负荷运行经济性意义重大。

一、系统概况及优化方向选择

SW电厂1号汽轮机系东方汽轮机厂生产的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。2015年SW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。

表1　

二、汽轮机调节级喷嘴及调节阀流量特性

汽轮机组调节级喷嘴技术规范（表1）：

根据试验得出的高压调节阀流量特性曲线（图1）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%。

三、原复合配汽方式

机组原设计的配汽方式为引进日立的复合配汽方式，如图2所示。汽轮机切缸后，负荷由中压调门转为高压调门控制，CV1、CV2、CV3随负荷增加逐渐全开，CV4在55%负荷时转而关小至全关，91%负荷以后重新开启。该配汽方式适宜于带基本负荷的机组，机组在中低负荷运行时，4个高压调门均处于部分开启状态，汽轮机高压进汽部分节流损失较大，同时调节级进汽的不均匀性会延续至高压前几级，致使机组中低负荷经济性下降。

四、新顺序阀配汽曲线

电厂及所聘科研公司根据汽轮机组高压调节阀流量特性及调节阀开启顺序与高压缸效率关系，并选取最优阀门重叠度的基础上，制定了新的顺序阀配汽曲线，改后顺序阀阀序为“CV1&CV3-CV4-CV2”，即随负荷增加CV1及CV3高压调节阀同时最先开启，总阀位达60%时CV4逐渐开启，达92%时CV2才开启参与调节，此时CV4开度超过50%，具体如图3所示。

五、优化后配汽方式

对1号机组开展进行配汽方式和滑压运行情况深入分析研究，结合机组实际调峰情况及同类型机组优化经验，制定出了1号机组在230MW至600MW负荷段内投入新的顺序阀配汽方式优化策略，完成机组全负荷段的调整与投运工作，保证汽轮机的安全经济运行，满足机组调峰调频要求。机组保留原有配汽方式，并通过逻辑优化设计，两种配汽方式在机组负荷200MW以上可自由切换，阀序切换过程中可暂停亦可返回，在故障情况下新的配汽方式也能满足机组停运要求。

六、优化成果及存在的问题

1.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）。

2.存在问题：

（1）1、2轴承瓦温高：1号机组在顺序阀运行时，1、2轴承瓦温最高达100℃，较之前升高近17℃。分析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：顺序阀配汽方式下，机组升负荷过程中，调节级后蒸汽温度会短暂超温达530℃，这势必会影响汽轮机部件的寿命。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。