曹定華,劉栓聯(lián)

(華電包頭發(fā)電有限公司,內蒙古 包頭 014013)

0 引言

華電包頭發(fā)電有限公司一期工程為 2×600MW燃煤純凝汽式發(fā)電機組,汽輪發(fā)電機組為哈爾濱汽輪機電機廠設計生產(chǎn)的亞臨界、一次中間再熱、單軸、三缸四排汽、冷凝式汽輪發(fā)電機組,設計背壓0.006 1 MPa,額定功率 600MW,最大功率 641.6 MW,型號 N600-16.67/538/538;鍋爐為上海鍋爐有限公司生產(chǎn)的鍋爐為亞臨界、中間一次再熱、平衡通風、單爐膛、懸吊式、燃煤控制循環(huán)汽包爐,型號SG-2023/17.5-M914,設計燃用神華萬里川煙煤?？刂葡到y(tǒng)為 I/A SERIES分散控制系統(tǒng),該系統(tǒng)于2006年12月實現(xiàn)雙投。

機組設計運行方式為“定 -滑 -定”,即 60%負荷以下為定壓運行方式,60%～90%負荷之間為滑壓運行方式,90%以上采用定壓方式。

1 問題的提出

機組修后性能考核試驗僅僅是對大修質量的考核,它是機組在額定負荷、設計煤種情況、不接公用系統(tǒng)的理想運行方式下進行的,基本上不符合運行實際情況。機組真正有意義的經(jīng)濟指標應以機組帶經(jīng)常負荷且在常用運行方式下進行的優(yōu)化試驗作為參考。

華電包頭發(fā)電有限公司各臺機組大多運行在60%～85%負荷之間,也就是負荷在 360～510MW之間,尚未到設計的定壓運行區(qū)。所以,滑壓運行是機組常見的運行方式,滑壓曲線的科學與否直接影響機組的性能。

2 滑壓曲線與設計壓力特性比較

華電包頭發(fā)電有限公司#1、#2機組采用華電電力科學研究院所做的自動滑壓優(yōu)化曲線運行。優(yōu)化后的自動滑壓運行曲線與原設計壓力特性比較如下:

(1)負荷在 360MW以下時采用定壓方式,應與機組原設計相同;

(2)負荷在 360～540MW,也就是 60%～90%負荷時,采用自動滑壓優(yōu)化曲線方式;

(3)在 92%負荷及以上時,優(yōu)化滑壓曲線才轉為定壓 16.7MPa運行。

滑壓曲線與設計壓力特性比較見表 1。

表1 滑壓曲線與設計壓力特性比較

通過投運優(yōu)化滑壓曲線 1年多的運行效果來看,發(fā)現(xiàn)在機組常用負荷下(70%～85%負荷),鍋爐減溫水調節(jié)空間很小,尤其是降低再熱器減溫水量難度很大,再熱器減溫水單管平均高達 18 t/h;同時,在升負荷至 90%時,機組主蒸汽壓力波動較大,增加了調整工作量。

3 原因分析

3.1 滑壓曲線的原理

滑壓運行的工作原理:用滑壓使壓力下降,從而使循環(huán)熱效率的降低與汽輪機效率的提高、給水泵耗功下降、蒸汽溫度在一個較寬的范圍內得以維持,最終使效率升高。簡言之,滑壓運行主要在于高壓缸做功能力的變化及高壓調門節(jié)流損失的變化,加上給水泵功耗的下降,使三者變化之和達到最小;同時,結合 DEH的調節(jié)特性及 CCS的自動調節(jié)特性,盡量使跟蹤工況變化時主汽參數(shù)變化平穩(wěn),減少熱沖擊,以達到快速、穩(wěn)定調整之目的。

3.2 節(jié)流損失與調節(jié)閥組分析

華電包頭發(fā)電有限公司#1、#2機組在進行優(yōu)化滑壓曲線時,注重從汽輪機主調門的節(jié)流損失入手,通過適當增加高壓調門通流面積,從而得出有利于機組熱耗的壓力優(yōu)化曲線。

從理論上計算,該優(yōu)化滑壓曲線可減少高壓調門的節(jié)流損失,但該計算忽略了汽輪機高壓調門實際存在的重疊度。也就是說,高壓調門通流面積增加的原因多為增加了參與調節(jié)的閥組(如由兩閥組變?yōu)槿y組控制),這樣,由于新參與調節(jié)的閥組開度較小(20%以下),高壓調速系統(tǒng)的節(jié)流損失反而增大。

事實上,即便調節(jié)閥組未增加,若僅僅通過增加高壓調門的開度來降低節(jié)流損失,本身就存在誤區(qū)。事實上,當高壓調門開度超過 36%后,再增加其開度節(jié)流效率變化很微小,而主蒸汽壓力下降則較大,這樣必然使高壓缸實際做功能力下降,造成在優(yōu)化滑壓曲線運行下高缸排汽參數(shù)的升高,進而影響鍋爐再熱器冷端參數(shù)升高,導致再熱器減溫水增加。

3.3 手動變壓運行參數(shù)分析

表2是機組手動變壓運行的一組數(shù)據(jù),分別取機組在常用負荷 400MW,450MW,500MW,主、再蒸汽溫度額定時,手動改變主汽壓力對其他參數(shù)的影響,從而比較分析同負荷下壓力變化對汽輪機高壓缸排汽參數(shù)以及對鍋爐減溫水等指標的影響。

從表 2的數(shù)據(jù)可以看出,負荷 400MW、主蒸汽壓力在 13.11MPa時的汽輪機高壓缸排汽溫度比在13.21 MPa時高出 1.41℃,而再熱器減溫水在13.21MPa時則下降了4.69 t/h。比較 450MW負荷以及 500MW負荷時機組特性發(fā)現(xiàn),隨著主蒸汽壓力的適當提高,汽輪機高壓缸排汽溫度及鍋爐再熱器減溫水均為下降趨勢。

表2 相同負荷下變壓運行參數(shù)比較

也就是說,主蒸汽壓力越靠近設計值上限,高壓缸實際做功效率越高,同時,鍋爐再熱器的減溫水量也明顯減少。

3.4 熱工理論分析

熱工理論分析如圖 1所示。在自動滑壓優(yōu)化曲線方式下,由于主蒸汽溫度遠低于設計對應壓力,汽輪機高壓缸實際做工能力下降,導致高壓缸排汽參數(shù)的升高,尤其是高壓缸排汽溫度升高,使進入再熱器的蒸汽參數(shù)高于設計值,造成各級再熱器參數(shù)升高。同時,因滑壓壓力低于設計壓力,鍋爐爐水達到飽和溫度的吸熱量下降,即因滑壓壓力低于設計值,爐水吸熱能力下降,使爐膛出口溫度上升,對流區(qū)吸熱份額增加,進一步增加了再熱器吸熱份額。這 2方面的因素疊加,造成再熱器減溫水量事實上的增加,使機組運行效率大大下降,供電煤耗隨之增加。

圖1 #2機組常規(guī)壓力-優(yōu)化壓力曲線

3.5 從安全性方面分析

由于優(yōu)化滑壓曲線在 92%負荷時,壓力為 15.7 MPa,而 92%負荷(555MW)以上在短時間內要過渡到定壓(16.7MPa),從而產(chǎn)生較大的壓力階躍,表現(xiàn)為壓力大幅度波動。加上汽輪機數(shù)字式電氣液壓控制系統(tǒng) DEH(Digital Electric Hydraulic Control System)及協(xié)調控制系統(tǒng)CCS(Coordination Control System)調節(jié)性能的不足,往往給運行人員增加不必要的調整工作量。

4 解決辦法及效果

(1)對于目前機組運行方式,可以參照機組原設計“滑壓-負荷”關系,給定機組常用負荷對應的壓力值,由運行人員手動設定機組運行壓力,即手動滑壓方式運行,使機組在各個負荷段保持在原設壓力值上限,以提高機組整體循環(huán)效率,降低供電煤耗。

(2)華電包頭發(fā)電有限公司#2機組在采用手動變壓運行方式后,機組運行實際壓力平均比滑壓優(yōu)化曲線下的壓力提高 0.6MPa,節(jié)能效果非常明顯,機組熱耗水平平均下降 100kJ/(kW·h),再熱器減溫水量下降達 2/3以上,排煙溫度平均下降超過6℃。隨后,在#1機組上進行手動變壓運行控制后,也收到了同樣的節(jié)能效果。

5 結論

機組根據(jù)實際負荷改變運行方式后,保持主蒸汽壓力在原設計負荷 -壓力曲線上限時,在常用負荷下的再熱器減溫水量下降明顯,而且運行調整手法比較靈活,汽輪機熱耗也有明顯下降。

如果能綜合考慮鍋爐再熱器減溫水、汽輪機控制閥組、汽輪機熱耗狀況以及 CCS調節(jié)特性,通過試驗重新做出機組的“滑壓優(yōu)化曲線”,并實現(xiàn)機組“自動滑壓運行”,那么機組運行的安全性、經(jīng)濟性都會進一步提高。