包勁松，孫永平

（浙江省電力試驗(yàn)研究院，杭州 310014）

浙江省新投產(chǎn)由上海汽輪機(jī)有限公司與德國西門子公司合作生產(chǎn)的8臺超超臨界1 000 MW汽輪發(fā)電機(jī)組，經(jīng)過嚴(yán)格的熱力性能考核試驗(yàn)，結(jié)果表明其熱力性能均達(dá)到了合同保證值[1]。以A廠和B廠兩臺超超臨界1 000 MW機(jī)組為試點(diǎn)，采用高精度試驗(yàn)儀器進(jìn)行了循環(huán)效率試驗(yàn)，并根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對兩臺機(jī)組的實(shí)際變負(fù)荷運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性能進(jìn)行比較和分析。

1 汽機(jī)熱耗率比較分析

圖1為兩臺1 000 MW機(jī)組變負(fù)荷運(yùn)行時(shí)經(jīng)可控參數(shù)修正后的汽機(jī)熱耗率隨負(fù)荷變化趨勢曲線。比較可知，A廠機(jī)組在負(fù)荷從1 000 MW下降至500 MW的過程中，汽機(jī)修正后熱耗率從約7 400 kJ/kWh上升至約7 750 kJ/kWh，上升幅度4.7%。B廠機(jī)組在同樣的負(fù)荷下降區(qū)段，汽機(jī)修正后熱耗率從約7 400 kJ/kWh上升至約7 910 kJ/kWh，上升幅度6.9%，比A廠機(jī)組高2.2個(gè)百分點(diǎn)。由此可見，雖然同為上汽－西門子產(chǎn)品，1 000 MW工況的汽機(jī)熱耗率也基本一致，但500 MW工況下B廠汽機(jī)熱耗率卻比A廠機(jī)組偏高約2%，反映出A廠汽輪機(jī)在降負(fù)荷運(yùn)行過程中的熱耗率上升幅度較小，具有較好的變負(fù)荷運(yùn)行性能。分析原因，主要是兩廠的汽輪機(jī)設(shè)計(jì)背壓不同以及實(shí)際運(yùn)行的再熱汽溫存在明顯差異造成的。

圖1 變負(fù)荷運(yùn)行修正后發(fā)電熱耗率

與多數(shù)沿海電廠一樣，A廠1 000 MW機(jī)組凝汽器采用海水開式循環(huán)冷卻，而B廠1 000 MW機(jī)組出于保護(hù)海洋生態(tài)環(huán)境的需求，凝汽器冷卻方式為海水冷卻塔閉式循環(huán)冷卻，汽輪機(jī)設(shè)計(jì)背壓為6.2 kPa，比A廠的4.9 kPa設(shè)計(jì)值高1.3 kPa。根據(jù)兩廠1 000 MW汽輪機(jī)性能考核試驗(yàn)同期進(jìn)行的背壓對機(jī)組出力、熱耗影響特性試驗(yàn)（即變背壓試驗(yàn)）結(jié)果，背壓平均每變化1 kPa，影響出力約6 MW，對應(yīng)500 MW工況，影響出力、熱耗約1.2%。由此可估算出500 MW工況下，由于機(jī)組背壓的差異導(dǎo)致B廠機(jī)組發(fā)電熱耗比A廠機(jī)組高1.5%左右。

此外，由于鍋爐實(shí)際運(yùn)行狀況所限，B廠1 000 MW機(jī)組部分負(fù)荷工況運(yùn)行時(shí)再熱汽溫難以達(dá)到設(shè)計(jì)值，通常在570℃左右，因此試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算時(shí)將再熱汽溫修正至該值，從而造成了B廠機(jī)組發(fā)電熱耗比A廠高約0.5%。

2 鍋爐效率比較分析

試驗(yàn)得出兩臺機(jī)組變負(fù)荷工況修正后鍋爐效率的變化趨勢如圖2所示，兩廠機(jī)組額定1 000 MW工況下修正后鍋爐效率均為約94.2%，500 MW工況下B廠鍋爐修正后效率約為93.7%，A廠鍋爐效率接近94%，略高于B廠。兩廠機(jī)組最高鍋爐效率均出現(xiàn)在800 MW負(fù)荷區(qū)，修正值為94.4%。整個(gè)調(diào)峰負(fù)荷區(qū)間，B廠鍋爐修正后效率為93.7%～94.4%，A廠鍋爐效率為94.0%～94.4%。由此可見，負(fù)荷變化時(shí)的鍋爐效率變化對機(jī)組整體運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響并不明顯。

圖2 變負(fù)荷運(yùn)行修正后鍋爐效率

3 發(fā)電煤耗比較分析

圖3為A，B兩廠1 000 MW機(jī)組變負(fù)荷過程中修正后發(fā)電煤耗率變化曲線。與圖1的汽機(jī)熱耗率變化規(guī)律相比，由于鍋爐效率不同的影響，B廠機(jī)組在整個(gè)調(diào)峰負(fù)荷段的發(fā)電煤耗率均高于A廠。B廠機(jī)組在負(fù)荷從1 000 MW下降至500 MW的過程中，修正后發(fā)電煤耗率自約271 g/kWh上升至約291 g/kWh，增量為20 g/kWh，而A廠機(jī)組在同樣負(fù)荷下降區(qū)段，修正后發(fā)電煤耗率增加約14 g/kWh。由此反映出A廠機(jī)組由于汽機(jī)、鍋爐運(yùn)行效率較高，其在各負(fù)荷段的發(fā)電效率均要優(yōu)于B廠機(jī)組。

圖3 變負(fù)荷運(yùn)行修正后發(fā)電煤耗

4 廠用電率比較分析

圖4給出了兩臺機(jī)組的廠用電率隨負(fù)荷變化趨勢曲線。在單臺循泵投運(yùn)情況下，B廠機(jī)組在負(fù)荷從1 000 MW下降至500 MW的過程中，廠用電率從3.9%上升至5.9%，增量約2個(gè)百分點(diǎn)。A廠機(jī)組在相應(yīng)負(fù)荷區(qū)間內(nèi)，廠用電率從3.8%上升至5.3%，增量約1.5個(gè)百分點(diǎn)，平均比B廠機(jī)組低0.4～0.5個(gè)百分點(diǎn)。造成B廠機(jī)組廠用電率偏高的主要原因是：B廠機(jī)組的凝汽器采用海水冷卻塔冷卻，循泵揚(yáng)程需求較大，使得B廠機(jī)組單臺循環(huán)水泵的功耗比A廠機(jī)組高約2 000 kW，在500 MW～1 000 MW負(fù)荷范圍內(nèi)平均影響廠用電率近0.3個(gè)百分點(diǎn)。

圖4 變負(fù)荷運(yùn)行廠用電率（單循泵）

值得注意的是，由于兩廠機(jī)組試驗(yàn)時(shí)正值冬季，循環(huán)水溫較低，循泵僅投運(yùn)1臺，其它輔機(jī)的耗電量也相對較少，機(jī)組廠用電率相對全年平均水平較低。隨著季節(jié)變換，海水溫度逐步升高，機(jī)組廠用電率也將有所上升，因此兩廠機(jī)組在低負(fù)荷工況的廠用電率差異將會進(jìn)一步增大。

5 供電煤耗比較分析

A，B兩廠1 000 MW機(jī)組修正后供電煤耗率的變化曲線如圖5所示。在機(jī)組負(fù)荷從1 000 MW下降至500 MW的過程中，B廠機(jī)組修正后供電煤耗率從約282 g/kWh上升至309 g/kWh，增加27 g/kWh，相對增量9.6%。低負(fù)荷 區(qū)域煤耗變化率相對較大，主要是廠用電率明顯上升所致。A廠機(jī)組在相同負(fù)荷變化范圍的修正后供電煤耗率從約281 g/kWh上升至約300 g/kWh，增加19 g/kWh，相對增量為6.8%。

盡管A，B兩廠機(jī)組在額定負(fù)荷工況的供電煤耗率較為接近，但在降負(fù)荷運(yùn)行過程中，受汽機(jī)熱耗較高、鍋爐效率略低和廠用電率較高等因素的共同影響，使得B廠機(jī)組在500 MW負(fù)荷工況的供電煤耗率比A廠機(jī)組偏高約9 g/kWh，相對幅度為3%。從機(jī)組供電煤耗率這項(xiàng)整機(jī)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的差異可以看出，A廠機(jī)組變負(fù)荷運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性好于B廠。

圖5 變負(fù)荷運(yùn)行修正后供電煤耗

6 結(jié)論

盡管是同一類型的1 000 MW超超臨界機(jī)組，滿負(fù)荷運(yùn)行工況的性能水平也基本相當(dāng)，但由于設(shè)計(jì)條件和設(shè)備狀況的差異，兩臺機(jī)組的實(shí)際變負(fù)荷運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性存在著明顯差異。相對于海水開式循環(huán)冷卻的機(jī)組而言，配置冷卻塔的機(jī)組由于循環(huán)水溫度的上升使機(jī)組運(yùn)行背壓相應(yīng)上升，同時(shí)循環(huán)水泵功耗的增加又提高了廠用電率，兩項(xiàng)因素均對機(jī)組整體運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性能造成了不利影響，使機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行階段的運(yùn)行效率下降幅度加劇。因此，在開展同類型機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性能比較和評價(jià)時(shí)，應(yīng)客觀考慮設(shè)計(jì)條件等方面的差異。

配置海水冷卻塔的機(jī)組在設(shè)計(jì)條件不利情況下，應(yīng)針對不同季節(jié)開展冷端優(yōu)化試驗(yàn)，并制訂相應(yīng)的機(jī)組冷端優(yōu)化運(yùn)行措施，如合理安排循環(huán)水泵運(yùn)行方式，盡力改善冷端設(shè)備的運(yùn)行狀況，最大程度地發(fā)揮高參數(shù)先進(jìn)機(jī)組的性能優(yōu)勢。

[1]N1000-26.25/600/600型1 000 MW超超臨界中間再熱凝汽式汽輪機(jī)熱力特性數(shù)據(jù)[R].上海：上海電氣電站設(shè)備有限公司上海汽輪機(jī)廠.

[2]中國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB/T 8117.2-2008汽輪機(jī)熱力性能驗(yàn)收試驗(yàn)規(guī)程[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.2008.