信息化背景下浅谈300MW汽轮机热电解耦运行技术

李健?张蕾

摘 要 居民供热是关系到百姓民生的大事，必须首先予以保证，所以在传统以热定电的运行方式下，电厂的发电负荷不能随意降低，否则将引起供热量的不足，这就使得电厂配合电网调峰的能力大大下降。如何彻底解决以热定电运行模式的调峰难题，实现在保证冬季居民供热的同时具有配合风电上网的调峰功能，实现电厂发电负荷受电网调控而降低时，供热量仍然能满足热网需求。我们一直在努力寻求和研究更可行的方案来解决这一难题。

关键词 热电解耦；降本增效；灵活性

1 灵活性改造试验

灵活性改造需要通过各种实验来采集数据

通过试验可以认为临河热电厂所做的工作非常成功：2台磨不投油可以实现机组稳燃，最低负荷带至80～83MW；30%负荷以上负荷机组协调投入；25%负荷以上给水自动投入；40%负荷以上AGC投入，目前负荷调节速率设置为7MW/min，按机组额定负荷330MW计算，负荷调节速率为2.1%。机组在83MW时可实现给水泵、凝结泵再循环门关闭运行。

关于低压缸切除试验

低压缸切除试验存在一定的风险，主要有以下三个方面：

鼓风问题：

通过前期试验，因为鼓风引起的汽轮机末级和次末级叶片温度升高问题可以解决，东汽已给出末级叶片温度在120℃时报警、投喷水，停机值为200℃，次末级叶片温度在200℃时报警，停机值为210℃，以下是东汽给出的其他限制值：

1.1 低压胀差

报警值： +9mm

停机值： +10mm

1.2 凝汽器压力

正常值： 5.0 - 5.5kPa

报警值： 14.7kPa

停机值： 19.7kPa

1.3 低压缸排汽温度

正常值： 小于36℃

报警值： 80℃（投喷水）

停机值： 110℃（手动）

1.4 热电解耦供热改造

受供热机组热-电耦合特性、“以热定电”运行方式及低压缸冷却蒸汽流量限值影响，国内供热机组深度调峰能力不足，与国外机组存在较大差距！

低压缸零出力供热技术在低压缸高真空运行条件下，切除低压缸进汽，实现低压缸零出力运行，提高机组供热能力和电调锋能力[1]。

2 低压缸零出力供热试验情况

为论证低压缸零出力供热可行性，分两个阶段开展了临河热电厂1号机组低压缸零出力供热试验。

第一阶段试验通过对冲车、超速实验过程中末级、次末级温度严密监视，及时采用控制手段，测试出低压缸长叶片在小容积流量条件下鼓风特性；

（1）在试验凝汽器真空（-83.45kPa）条件下，汽轮机冲转至3000r/min时，关闭低压缸喷水减温手动门后，次末级温度基本保持稳定，低压缸排汽温度迅速升高至127.7℃。可见，此时低压缸通过的蒸汽流量即可满足低压次末级叶片小容积流量运行时对冷却蒸汽的需求，但会引起低压缸排汽温度快速升高，需要投运低压缸喷水减温。

（2）在试验凝汽器真空（–82.15kPa）条件下，汽轮机定速3000r/min运行时，随着低压蝶阀开度的减小，进入低压缸的蒸汽流量逐渐减小；与此同时，凝汽器真空逐渐变差（凝汽器真空开始时为–82.6kPa，试验过程中最低达到–76.83kPa）。当低压蝶阀开度减小至16%以下时，会引起低压缸排汽温度、次末级后温度和末级后温度迅速升高，需要投运低压缸喷水减温。

（3）组负荷为15MW时，在试验凝汽器真空（–83.3kPa）条件下，通过低压缸的蒸汽流量足以满足低压次末级叶片运行对冷却蒸汽流量的需求，但会引起低压缸排汽温度快速升高，需要投运低压缸喷水减温。

（4）组负荷为30MW时，在试验凝汽器真空（–84.5kPa）条件下，通过低压缸的蒸汽流量可以满足低压次末级叶片和末级叶片运行对冷却蒸汽流量的需求，次末级叶片和末级叶片温度基本保持不变。

第二阶段试验在机组供热运行期间完成，主要目的在于测试机组大容积流量运行时低压缸零出力供热的可行性。两次试验均取得圆满成功！试验过程中运行参数总体稳定，切换过程平稳顺畅。轴系振动未见明显扰动，各处振动值均处于优秀范围内。低压缸胀差由3.90mm增加至4.14mm，增加约0.24mm。高中压缸胀差和热膨胀量保持稳定，未见明显变化[2]。

3 供热经济性

改造后，额定主蒸汽流量957t/h时，机组最大供热抽汽流量为612t/h，折合供热负荷434.36MW，机组发电功率214.1MW，发电煤耗率為160.7g/kWh，较改造前发电功率减小约14.1MW，发电煤耗率降低约29.0g/kWh。

低压缸零出力供热技术能够提高机组供热能力和电调峰能力，降低机组发电煤耗率，机组供热期运行范围大大增加。锅炉蒸发量不变情况下，供热抽汽能力增加约88t/h，折合供热负荷61.67MW；供热量不变情况下，电调峰能力增加约45MW；发电煤耗率降低约29.4～41g/kWh。

4 技术优势与特点

通过在机组运行中切除低压缸全部进汽，实现低压缸“零出力”运行，大幅降低低压转子的冷却蒸汽消耗量，提高汽轮机电调峰能力、供热抽汽能力和供热经济性。

实现供热机组在抽汽凝汽式运行方式与高背压运行方式的灵活切换，机组运行灵活性和范围大大提高。

参考文献

[1] 华中电网有限公司培训中心.300MW火电机组集控运行[M]. 北京：中国电力出版社，2005：51.

[2] 华东电力培训中心.汽轮机运行值班员[M].北京：中国电力出版社，2003：67-68.

作者简介

李健（1972-），男，籍贯河北省，毕业院校：内蒙古工业大学，学历：大学，现就职单位：中国华能北方联合电力有限责任公司临河热电厂，研究方向：热能与动力工程。