1 000 MW二次再热机组给水温度优化实施

2020-03-04徐江赵志发李军

综合智慧能源 2020年1期

徐江，赵志发，李军

(国家能源集团泰州发电有限公司，泰州江苏 225327)

0 引言

近年来，随着光伏、风电等新能源发电设备装机容量的不断增大，火电机组的负荷率明显下降，提高机组在非额定工况下的经济性已成为一个重要课题。而给水温度直接影响热力循环的平均吸热温度，进而影响循环热效率，是表征回热循环热经济性的重要指标。常规大型火电机组部分负荷运行时，给水温度下降会导致机组循环热效率变低、机组热经济性变差，因此提高部分负荷运行时的给水温度是提高机组经济性的重要手段[1]。本文通过全开#1高压加热器(以下简称高加)抽汽调节阀及其旁路电动阀，提高了给水温度和机组运行的热经济性。

1 设备简介

某电厂1 000 MW二次再热机组采用超超临界、二次中间再热、五缸四排汽、单背压、反动式汽轮机。机组采用十级抽汽，一、二、三、四级抽汽分别向#1，#2，#3，#4高加供汽，五级抽汽供汽至除氧器和给水泵汽轮机，六、七、八、九、十级抽汽分别向#6，#7，#8，#9，#10低压加热器供汽。其中#1高加抽汽取至超高压缸排汽，抽汽管道上设置抽汽调节阀和旁路电动阀。

锅炉为SG-2710/33.03-M7050型、二次再热超超临界变压运行螺旋管圈塔式直流炉，单炉膛布置、四角切向燃烧、摆动喷嘴调温、平衡通风、采用固态排渣。省煤器受热面位于锅炉上部第一烟道出口处，前烟道和后烟道各布置一部分，两者并联。水流方向为从上向下，故省煤器进口集箱布置在锅炉上部烟道出口处，出口集箱布置在一次低温再热器和二次低温再热器的出口烟道上部。在锅炉最大连续蒸发量(BMCR)工况下，省煤器设计出口温度为353 ℃。

2 旁路电动阀全关状态下的运行工况分析

#1高加抽汽调节阀开度可控制给水温度，当调节阀出现故障时，可开启旁路电动阀并将调节阀隔离后进行检修。在机组正常运行时，#1高加抽汽调节阀全开，旁路电动阀保持全关状态。这种运行方式下，给水温度随负荷变化趋势如图1所示，省煤器进/出口过冷度变化如图2所示。

图1 给水温度随负荷变化趋势Fig.1 Feedwater temperature changing with load

图2 省煤器进/出口过冷度变化Fig.2 Change of supercooling degree at economizer inlet/outlet

由图1—2可以看出，机组正常运行时给水温度随负荷升高而升高，省煤器进/出口过冷度随着负荷升高而逐渐降低，省煤器和水冷壁的安全裕量都较大。

3 提高给水温度对锅炉安全性的影响

从锅炉设计及运行安全角度看，锅炉出口过热蒸汽压力为33.3 MPa的二次再热超超临界机组可以接受的最高给水温度约为330 ℃[2]。

虽然提高给水温度会使工质蒸发段提前，可能导致省煤器工质汽化和水冷壁管道超温。但从图2可以看出，省煤器进口始终有60 ℃以上的过冷度，不存在省煤器汽化的风险，且随着负荷的降低，水冷壁入口工质过冷度增大，安全裕量增大。因此，在现有运行方式下适当提高给水温度不会对锅炉安全造成危害。

通过以上分析，尝试调整#1高加抽汽的运行方式，在机组正常运行时全开旁路阀来提高给水温度。

4 旁路电动阀全开工况分析

2018年3月，机组正常运行时进行给水温度调整试验，全开#1高加抽汽调节阀和旁路电动阀，机组给水温度随负荷变化如图3所示，省煤器进/出口过冷度变化如图4所示。

图3 调整后给水温度随负荷变化趋势Fig.3 Feed water temperature changing with load after adjustment

图4 调整后省煤器进/出口过冷度变化Fig.4 Change of supercooling degree at economizer inlet/outlet after adjustment

5 旁路电动阀全关/全开参数对比分析

对比#1高加抽汽调节阀和旁路电动阀运行方式调整前后(全关/全开)的给水温度(如图5所示)和各个负荷下省煤器进/出口过冷度(如图6—7所示)。

经过对比分析可以看出：在机组正常运行时，全开#1高加抽汽调节阀和旁路电动阀后，给水温度在各负荷段提高约6 ℃。根据1 000 MW二次再热机组主要参数对热耗率和煤耗的影响计算得出：汽轮机热耗率下降13.3 kJ/(kW·h)，机组煤耗降低约0.48 g/(kW·h)，节能效果较明显。

机组的电除尘后烟道安装了低温省煤器来加热凝结水。给水温度的提高提升了排烟温度，可减少部分低压加热器的回热抽汽，提高机组的热经济性[3-4]。

调整后，低温省煤器后烟气温度未出现升高现象，所以认为调整对锅炉的效率没有明显影响。给水温度提高后各负荷段省煤器和水冷壁壁温均在正常范围内，未出现超温现象。

图5 旁路电动阀全关/全开时给水温度对比Fig.5 Feedwater temperature with fully-closed/fully- open bypass electric valve

图6 旁路电动阀全关/全开时的省煤器进口过冷度Fig.6 Supercooling degree at economizer inlet with fully-closed/fully-open bypass electric valve

图7 旁路电动阀全关/全开时的省煤器出口过冷度Fig.7 Supercooling degree at economizer outlet with fully-closed/fully-open bypass electric valve

6 对深度调峰时脱硝的影响

给水温度的升高还提高了省煤器下游脱硝装置以及空气预热器入口的烟温[5]。在相同负荷下，给水温度升高使得脱硝装置入口烟温升高有利于降低脱硝装置投运的负荷下限，可以满足更低负荷下脱硝装置对于烟气温度的要求。经过运行方式调整，即使机组在进行深度调峰(例如负荷降为400 MW)时，脱硝装置入口A/B侧的温度也能达315.6/316.7 ℃，完全满足脱硝装置投运对入口温度高于303 ℃的要求。在机组深度调峰运行期间，脱硝装置运行正常， NOx排放浓度也可满足超低排放标准要求。