黃寶成　任江濤　黨峰　陳苗　劉金龍

摘 要：針對(duì)國(guó)產(chǎn)超臨界350MW空冷機(jī)組四季背壓變化范圍大、汽耗率高的問題，利用高調(diào)門對(duì)應(yīng)噴嘴組數(shù)目存在差異性的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了閥門管理綜合優(yōu)化策略，通過(guò)控制不同負(fù)荷段所開啟的閥門噴嘴組總數(shù)目，來(lái)提升機(jī)組的整體運(yùn)行效率。實(shí)際運(yùn)行試驗(yàn)證明：通過(guò)閥門管理綜合優(yōu)化，在不同負(fù)荷段采用不同高調(diào)門的進(jìn)汽方式，可以有效提高汽輪機(jī)的高壓缸效率，從而降低機(jī)組的發(fā)電煤耗。這對(duì)我國(guó)火力發(fā)電的節(jié)能降耗工作具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：超臨界 350MW 空冷機(jī)組 噴嘴組 閥門管理 進(jìn)汽順序 高壓缸效率

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）01（b）-0178-03

當(dāng)前，我國(guó)富煤缺水的北方運(yùn)行著大量的300 MW級(jí)別空冷機(jī)組[1]，不僅有亞臨界機(jī)組甚至還開發(fā)研制出超臨界的供熱機(jī)組[2]；許多文獻(xiàn)資料顯示這個(gè)級(jí)別的機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行中會(huì)存在很多問題，如供電效率偏低煤耗偏高[3-5]、投運(yùn)順序閥時(shí)出現(xiàn)軸系振動(dòng)大瓦溫高等問題[7]。因此，超臨界350 MW級(jí)別空冷機(jī)組的運(yùn)行優(yōu)化及改造經(jīng)驗(yàn)都是非常寶貴的。

該文針對(duì)兩臺(tái)國(guó)產(chǎn)超臨界350 MW空冷機(jī)組閥門管理優(yōu)化進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)研究，利用高調(diào)門對(duì)應(yīng)噴嘴組數(shù)目存在差異性的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了不同的閥門管理方案，通過(guò)控制不同負(fù)荷段所開啟的閥門噴嘴組總數(shù)目，來(lái)提升機(jī)組的整體運(yùn)行效率，從而對(duì)有效解決機(jī)組四季背壓變化范圍大、汽耗率高的問題指出了一條途徑。實(shí)際運(yùn)行試驗(yàn)證明：通過(guò)閥門管理優(yōu)化，可以有效提高汽輪機(jī)的高壓缸效率，從而降低機(jī)組的發(fā)電煤耗。這對(duì)我國(guó)目前國(guó)內(nèi)供熱機(jī)組中占主流的350MW級(jí)別機(jī)組在順序閥運(yùn)行方式下的運(yùn)行穩(wěn)定性、調(diào)節(jié)性和經(jīng)濟(jì)性具有很大的參考價(jià)值。

1 國(guó)產(chǎn)典型超臨界350 MW機(jī)組噴嘴結(jié)構(gòu)

目前，由于350 MW級(jí)超臨界機(jī)組的性能價(jià)格比優(yōu)于同容量亞臨界機(jī)組，因此，國(guó)產(chǎn)超臨界350 MW機(jī)組在國(guó)內(nèi)所占比例逐步提升。以東汽的D350 E型超臨界直接空冷機(jī)組為例，其高壓部分共有4個(gè)調(diào)節(jié)閥，對(duì)應(yīng)于4組噴嘴，其中，1、2組25個(gè)汽道，3、4組24個(gè)汽道，噴嘴布置圖如圖1所示。高壓進(jìn)汽既可采用節(jié)流配汽（全周進(jìn)汽）又可以采用噴嘴配汽（部分進(jìn)汽）；中壓部分為全周進(jìn)汽，中壓聯(lián)合汽閥內(nèi)主汽閥和調(diào)節(jié)閥共用1個(gè)閥座，由各自獨(dú)立的油動(dòng)機(jī)分別控制。

2 空冷機(jī)組閥門管理綜合優(yōu)化策略

在汽輪機(jī)組實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，由于受機(jī)組負(fù)荷、真空嚴(yán)密性 、抽汽量、環(huán)境溫度等諸多因素的影響，機(jī)組背壓會(huì)發(fā)生很大變化，尤其是直接空冷機(jī)組，背壓變化范圍在8～33 kPa之間，如圖2所示。當(dāng)實(shí)際背壓偏離設(shè)計(jì)值時(shí)，機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性就會(huì)下降。通過(guò)配汽優(yōu)化，選擇合理的閥門開啟順序的不同噴嘴組組合，使機(jī)組在不同工況下（不同季節(jié)下的被壓差異大和高低負(fù)荷的差異）的效率能夠達(dá)到最優(yōu)，從而提高機(jī)組效率，降低供電煤耗。

3 試驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果分析

3.1 試驗(yàn)過(guò)程

為了使順序閥優(yōu)化后的機(jī)組在常運(yùn)行負(fù)荷點(diǎn)的效率最優(yōu)，試驗(yàn)時(shí)需要大范圍變化機(jī)組的負(fù)荷，負(fù)荷變化范圍為230～350 MW。該試驗(yàn)需要大范圍變化4個(gè)高壓調(diào)節(jié)閥門的開度，而對(duì)機(jī)組負(fù)荷和主汽壓力值沒有要求，因此，為了配合試驗(yàn)的進(jìn)行，主汽壓力設(shè)定改為手動(dòng)模式調(diào)節(jié)，以便能夠根據(jù)需要手動(dòng)調(diào)整主蒸汽壓力設(shè)定值；并且，4個(gè)高壓調(diào)節(jié)閥門控制改為手動(dòng)模式調(diào)節(jié)，以便能夠手動(dòng)單獨(dú)調(diào)整每1個(gè)高壓調(diào)節(jié)閥門的開度。然后，依次進(jìn)行如下2種閥門開關(guān)試驗(yàn)，特別注意的是在調(diào)整高壓調(diào)節(jié)閥門開度時(shí)，每一步高壓調(diào)節(jié)閥門開度的調(diào)整量要盡可能小，以保證試驗(yàn)過(guò)程的平穩(wěn)。

式中下標(biāo)“1”代表級(jí)組前參數(shù)，“2”代表級(jí)組后參數(shù)；帶“”為變工況參數(shù)，不帶“”為額定工況參數(shù)。并且，該公式的適用條件是：在同一工況下通過(guò)級(jí)組各級(jí)的流量應(yīng)相等；在同一工況下級(jí)組的通流面積應(yīng)相等；通過(guò)級(jí)組各級(jí)汽流應(yīng)是一股均質(zhì)流；且應(yīng)用級(jí)數(shù)一般應(yīng)多于5～6級(jí)[8]。所以，一般應(yīng)用此公式進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，結(jié)果如下圖4～圖8所示。

從4和圖5的對(duì)比中可以看出：兩種開啟方式的壓力變化基本相當(dāng)；然而，從圖6和圖7的對(duì)比中可以看出：兩種開啟方式的蒸汽做功能力不同，主要體現(xiàn)在調(diào)節(jié)級(jí)和高排溫度的降低程度不同，即焓降不同。因此，這也驗(yàn)證圖8的計(jì)算結(jié)果：機(jī)組內(nèi)采用不同的閥門開啟方式時(shí)所對(duì)應(yīng)的高壓缸效率平均是不同的，最大相差1%以上，折合煤耗大約為0.5g/kWh。因此，機(jī)組在這兩種開啟方式時(shí)，同一負(fù)荷點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性是不同的。其中，88%的流量處為經(jīng)濟(jì)性的分界點(diǎn)。所以，對(duì)于此型空冷機(jī)組的閥門管理綜合優(yōu)化策略為：在88%的流量以下時(shí)，可以采用#1+#4→#2→#3的開啟方式；而在88%的流量以上時(shí)，可以采用#2+#3→#4→#1的開啟方式。這樣，比單純只采用一種進(jìn)汽方式，各負(fù)荷段要經(jīng)濟(jì)得多，每年累計(jì)經(jīng)濟(jì)效益還是很可觀的。

4 結(jié)語(yǔ)

該文針對(duì)兩臺(tái)國(guó)產(chǎn)超臨界350 MW空冷機(jī)組高調(diào)門對(duì)應(yīng)噴嘴組數(shù)目存在差異性的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了閥門管理綜合優(yōu)化策略方案：通過(guò)閥門開關(guān)試驗(yàn)找到經(jīng)濟(jì)性的分界流量，在經(jīng)濟(jì)性流量分界點(diǎn)前后采用不同的閥門開啟順序，來(lái)提升機(jī)組的整體運(yùn)行效率，從而對(duì)有效解決機(jī)組四季背壓變化范圍大、汽耗率高的問題指出了一條途徑。這對(duì)我國(guó)目前國(guó)內(nèi)供熱機(jī)組中占主流的350 MW級(jí)別機(jī)組在順序閥運(yùn)行方式下的運(yùn)行穩(wěn)定性、調(diào)節(jié)性和經(jīng)濟(jì)性具有很大的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 謝大幸，趙永江，吳建紅，等.350 MW汽輪發(fā)電機(jī)組直接空冷凝汽器嚴(yán)密性試驗(yàn)幾種計(jì)算方法分析與探討[J].科學(xué)時(shí)代，2011，21（11）：155-157.

[2] 任貴龍，孫佳南，梁秀珍. 高效節(jié)能330MW超臨界空冷供熱汽輪機(jī)組的研制[J].節(jié)能技術(shù)，2010，3（2）：122-125.

[3] 馮克蓬，孫翔.冬季空冷機(jī)組的真空優(yōu)化運(yùn)行[J].現(xiàn)代電力，2011，12（6）：60-63.

[4] 王鵬，王進(jìn)仕，邵珺.330MW機(jī)組凝汽器改造及其經(jīng)濟(jì)性分析[J].汽輪機(jī)技術(shù)，2010，2（52）：71-73.

[5] 張久鋒.300MW汽輪機(jī)擴(kuò)容改造及經(jīng)濟(jì)效益分析[J].節(jié)能技術(shù)，2010，1（1）：92-96.

[6] 歐一順.350MW超臨界機(jī)組給水系統(tǒng)的優(yōu)化[J].重慶電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2012，4（2）：82-84.

[7] 于達(dá)仁，劉占生，李強(qiáng)，等.汽輪機(jī)配汽設(shè)計(jì)的優(yōu)化[J].動(dòng)力工程，2007（2）：1-5.

[8] 王仲奇，秦仁.透平機(jī)械原理[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1979.endprint

摘 要：針對(duì)國(guó)產(chǎn)超臨界350MW空冷機(jī)組四季背壓變化范圍大、汽耗率高的問題，利用高調(diào)門對(duì)應(yīng)噴嘴組數(shù)目存在差異性的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了閥門管理綜合優(yōu)化策略，通過(guò)控制不同負(fù)荷段所開啟的閥門噴嘴組總數(shù)目，來(lái)提升機(jī)組的整體運(yùn)行效率。實(shí)際運(yùn)行試驗(yàn)證明：通過(guò)閥門管理綜合優(yōu)化，在不同負(fù)荷段采用不同高調(diào)門的進(jìn)汽方式，可以有效提高汽輪機(jī)的高壓缸效率，從而降低機(jī)組的發(fā)電煤耗。這對(duì)我國(guó)火力發(fā)電的節(jié)能降耗工作具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：超臨界 350MW 空冷機(jī)組 噴嘴組 閥門管理 進(jìn)汽順序 高壓缸效率

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）01（b）-0178-03

當(dāng)前，我國(guó)富煤缺水的北方運(yùn)行著大量的300 MW級(jí)別空冷機(jī)組[1]，不僅有亞臨界機(jī)組甚至還開發(fā)研制出超臨界的供熱機(jī)組[2]；許多文獻(xiàn)資料顯示這個(gè)級(jí)別的機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行中會(huì)存在很多問題，如供電效率偏低煤耗偏高[3-5]、投運(yùn)順序閥時(shí)出現(xiàn)軸系振動(dòng)大瓦溫高等問題[7]。因此，超臨界350 MW級(jí)別空冷機(jī)組的運(yùn)行優(yōu)化及改造經(jīng)驗(yàn)都是非常寶貴的。

該文針對(duì)兩臺(tái)國(guó)產(chǎn)超臨界350 MW空冷機(jī)組閥門管理優(yōu)化進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)研究，利用高調(diào)門對(duì)應(yīng)噴嘴組數(shù)目存在差異性的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了不同的閥門管理方案，通過(guò)控制不同負(fù)荷段所開啟的閥門噴嘴組總數(shù)目，來(lái)提升機(jī)組的整體運(yùn)行效率，從而對(duì)有效解決機(jī)組四季背壓變化范圍大、汽耗率高的問題指出了一條途徑。實(shí)際運(yùn)行試驗(yàn)證明：通過(guò)閥門管理優(yōu)化，可以有效提高汽輪機(jī)的高壓缸效率，從而降低機(jī)組的發(fā)電煤耗。這對(duì)我國(guó)目前國(guó)內(nèi)供熱機(jī)組中占主流的350MW級(jí)別機(jī)組在順序閥運(yùn)行方式下的運(yùn)行穩(wěn)定性、調(diào)節(jié)性和經(jīng)濟(jì)性具有很大的參考價(jià)值。

1 國(guó)產(chǎn)典型超臨界350 MW機(jī)組噴嘴結(jié)構(gòu)

目前，由于350 MW級(jí)超臨界機(jī)組的性能價(jià)格比優(yōu)于同容量亞臨界機(jī)組，因此，國(guó)產(chǎn)超臨界350 MW機(jī)組在國(guó)內(nèi)所占比例逐步提升。以東汽的D350 E型超臨界直接空冷機(jī)組為例，其高壓部分共有4個(gè)調(diào)節(jié)閥，對(duì)應(yīng)于4組噴嘴，其中，1、2組25個(gè)汽道，3、4組24個(gè)汽道，噴嘴布置圖如圖1所示。高壓進(jìn)汽既可采用節(jié)流配汽（全周進(jìn)汽）又可以采用噴嘴配汽（部分進(jìn)汽）；中壓部分為全周進(jìn)汽，中壓聯(lián)合汽閥內(nèi)主汽閥和調(diào)節(jié)閥共用1個(gè)閥座，由各自獨(dú)立的油動(dòng)機(jī)分別控制。

2 空冷機(jī)組閥門管理綜合優(yōu)化策略

在汽輪機(jī)組實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，由于受機(jī)組負(fù)荷、真空嚴(yán)密性 、抽汽量、環(huán)境溫度等諸多因素的影響，機(jī)組背壓會(huì)發(fā)生很大變化，尤其是直接空冷機(jī)組，背壓變化范圍在8～33 kPa之間，如圖2所示。當(dāng)實(shí)際背壓偏離設(shè)計(jì)值時(shí)，機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性就會(huì)下降。通過(guò)配汽優(yōu)化，選擇合理的閥門開啟順序的不同噴嘴組組合，使機(jī)組在不同工況下（不同季節(jié)下的被壓差異大和高低負(fù)荷的差異）的效率能夠達(dá)到最優(yōu)，從而提高機(jī)組效率，降低供電煤耗。

3 試驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果分析

3.1 試驗(yàn)過(guò)程

為了使順序閥優(yōu)化后的機(jī)組在常運(yùn)行負(fù)荷點(diǎn)的效率最優(yōu)，試驗(yàn)時(shí)需要大范圍變化機(jī)組的負(fù)荷，負(fù)荷變化范圍為230～350 MW。該試驗(yàn)需要大范圍變化4個(gè)高壓調(diào)節(jié)閥門的開度，而對(duì)機(jī)組負(fù)荷和主汽壓力值沒有要求，因此，為了配合試驗(yàn)的進(jìn)行，主汽壓力設(shè)定改為手動(dòng)模式調(diào)節(jié)，以便能夠根據(jù)需要手動(dòng)調(diào)整主蒸汽壓力設(shè)定值；并且，4個(gè)高壓調(diào)節(jié)閥門控制改為手動(dòng)模式調(diào)節(jié)，以便能夠手動(dòng)單獨(dú)調(diào)整每1個(gè)高壓調(diào)節(jié)閥門的開度。然后，依次進(jìn)行如下2種閥門開關(guān)試驗(yàn)，特別注意的是在調(diào)整高壓調(diào)節(jié)閥門開度時(shí)，每一步高壓調(diào)節(jié)閥門開度的調(diào)整量要盡可能小，以保證試驗(yàn)過(guò)程的平穩(wěn)。

式中下標(biāo)“1”代表級(jí)組前參數(shù)，“2”代表級(jí)組后參數(shù)；帶“”為變工況參數(shù)，不帶“”為額定工況參數(shù)。并且，該公式的適用條件是：在同一工況下通過(guò)級(jí)組各級(jí)的流量應(yīng)相等；在同一工況下級(jí)組的通流面積應(yīng)相等；通過(guò)級(jí)組各級(jí)汽流應(yīng)是一股均質(zhì)流；且應(yīng)用級(jí)數(shù)一般應(yīng)多于5～6級(jí)[8]。所以，一般應(yīng)用此公式進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，結(jié)果如下圖4～圖8所示。

從4和圖5的對(duì)比中可以看出：兩種開啟方式的壓力變化基本相當(dāng)；然而，從圖6和圖7的對(duì)比中可以看出：兩種開啟方式的蒸汽做功能力不同，主要體現(xiàn)在調(diào)節(jié)級(jí)和高排溫度的降低程度不同，即焓降不同。因此，這也驗(yàn)證圖8的計(jì)算結(jié)果：機(jī)組內(nèi)采用不同的閥門開啟方式時(shí)所對(duì)應(yīng)的高壓缸效率平均是不同的，最大相差1%以上，折合煤耗大約為0.5g/kWh。因此，機(jī)組在這兩種開啟方式時(shí)，同一負(fù)荷點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性是不同的。其中，88%的流量處為經(jīng)濟(jì)性的分界點(diǎn)。所以，對(duì)于此型空冷機(jī)組的閥門管理綜合優(yōu)化策略為：在88%的流量以下時(shí)，可以采用#1+#4→#2→#3的開啟方式；而在88%的流量以上時(shí)，可以采用#2+#3→#4→#1的開啟方式。這樣，比單純只采用一種進(jìn)汽方式，各負(fù)荷段要經(jīng)濟(jì)得多，每年累計(jì)經(jīng)濟(jì)效益還是很可觀的。

4 結(jié)語(yǔ)

該文針對(duì)兩臺(tái)國(guó)產(chǎn)超臨界350 MW空冷機(jī)組高調(diào)門對(duì)應(yīng)噴嘴組數(shù)目存在差異性的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了閥門管理綜合優(yōu)化策略方案：通過(guò)閥門開關(guān)試驗(yàn)找到經(jīng)濟(jì)性的分界流量，在經(jīng)濟(jì)性流量分界點(diǎn)前后采用不同的閥門開啟順序，來(lái)提升機(jī)組的整體運(yùn)行效率，從而對(duì)有效解決機(jī)組四季背壓變化范圍大、汽耗率高的問題指出了一條途徑。這對(duì)我國(guó)目前國(guó)內(nèi)供熱機(jī)組中占主流的350 MW級(jí)別機(jī)組在順序閥運(yùn)行方式下的運(yùn)行穩(wěn)定性、調(diào)節(jié)性和經(jīng)濟(jì)性具有很大的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1] 謝大幸，趙永江，吳建紅，等.350 MW汽輪發(fā)電機(jī)組直接空冷凝汽器嚴(yán)密性試驗(yàn)幾種計(jì)算方法分析與探討[J].科學(xué)時(shí)代，2011，21（11）：155-157.

[2] 任貴龍，孫佳南，梁秀珍. 高效節(jié)能330MW超臨界空冷供熱汽輪機(jī)組的研制[J].節(jié)能技術(shù)，2010，3（2）：122-125.

[3] 馮克蓬，孫翔.冬季空冷機(jī)組的真空優(yōu)化運(yùn)行[J].現(xiàn)代電力，2011，12（6）：60-63.

[4] 王鵬，王進(jìn)仕，邵珺.330MW機(jī)組凝汽器改造及其經(jīng)濟(jì)性分析[J].汽輪機(jī)技術(shù)，2010，2（52）：71-73.

[5] 張久鋒.300MW汽輪機(jī)擴(kuò)容改造及經(jīng)濟(jì)效益分析[J].節(jié)能技術(shù)，2010，1（1）：92-96.

[6] 歐一順.350MW超臨界機(jī)組給水系統(tǒng)的優(yōu)化[J].重慶電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2012，4（2）：82-84.

[7] 于達(dá)仁，劉占生，李強(qiáng)，等.汽輪機(jī)配汽設(shè)計(jì)的優(yōu)化[J].動(dòng)力工程，2007（2）：1-5.

[8] 王仲奇，秦仁.透平機(jī)械原理[M].機(jī)械工業(yè)出版社，1979.endprint

摘 要：針對(duì)國(guó)產(chǎn)超臨界350MW空冷機(jī)組四季背壓變化范圍大、汽耗率高的問題，利用高調(diào)門對(duì)應(yīng)噴嘴組數(shù)目存在差異性的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了閥門管理綜合優(yōu)化策略，通過(guò)控制不同負(fù)荷段所開啟的閥門噴嘴組總數(shù)目，來(lái)提升機(jī)組的整體運(yùn)行效率。實(shí)際運(yùn)行試驗(yàn)證明：通過(guò)閥門管理綜合優(yōu)化，在不同負(fù)荷段采用不同高調(diào)門的進(jìn)汽方式，可以有效提高汽輪機(jī)的高壓缸效率，從而降低機(jī)組的發(fā)電煤耗。這對(duì)我國(guó)火力發(fā)電的節(jié)能降耗工作具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：超臨界 350MW 空冷機(jī)組 噴嘴組 閥門管理 進(jìn)汽順序 高壓缸效率

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）01（b）-0178-03

當(dāng)前，我國(guó)富煤缺水的北方運(yùn)行著大量的300 MW級(jí)別空冷機(jī)組[1]，不僅有亞臨界機(jī)組甚至還開發(fā)研制出超臨界的供熱機(jī)組[2]；許多文獻(xiàn)資料顯示這個(gè)級(jí)別的機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行中會(huì)存在很多問題，如供電效率偏低煤耗偏高[3-5]、投運(yùn)順序閥時(shí)出現(xiàn)軸系振動(dòng)大瓦溫高等問題[7]。因此，超臨界350 MW級(jí)別空冷機(jī)組的運(yùn)行優(yōu)化及改造經(jīng)驗(yàn)都是非常寶貴的。

該文針對(duì)兩臺(tái)國(guó)產(chǎn)超臨界350 MW空冷機(jī)組閥門管理優(yōu)化進(jìn)行了相關(guān)試驗(yàn)研究，利用高調(diào)門對(duì)應(yīng)噴嘴組數(shù)目存在差異性的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了不同的閥門管理方案，通過(guò)控制不同負(fù)荷段所開啟的閥門噴嘴組總數(shù)目，來(lái)提升機(jī)組的整體運(yùn)行效率，從而對(duì)有效解決機(jī)組四季背壓變化范圍大、汽耗率高的問題指出了一條途徑。實(shí)際運(yùn)行試驗(yàn)證明：通過(guò)閥門管理優(yōu)化，可以有效提高汽輪機(jī)的高壓缸效率，從而降低機(jī)組的發(fā)電煤耗。這對(duì)我國(guó)目前國(guó)內(nèi)供熱機(jī)組中占主流的350MW級(jí)別機(jī)組在順序閥運(yùn)行方式下的運(yùn)行穩(wěn)定性、調(diào)節(jié)性和經(jīng)濟(jì)性具有很大的參考價(jià)值。

1 國(guó)產(chǎn)典型超臨界350 MW機(jī)組噴嘴結(jié)構(gòu)

目前，由于350 MW級(jí)超臨界機(jī)組的性能價(jià)格比優(yōu)于同容量亞臨界機(jī)組，因此，國(guó)產(chǎn)超臨界350 MW機(jī)組在國(guó)內(nèi)所占比例逐步提升。以東汽的D350 E型超臨界直接空冷機(jī)組為例，其高壓部分共有4個(gè)調(diào)節(jié)閥，對(duì)應(yīng)于4組噴嘴，其中，1、2組25個(gè)汽道，3、4組24個(gè)汽道，噴嘴布置圖如圖1所示。高壓進(jìn)汽既可采用節(jié)流配汽（全周進(jìn)汽）又可以采用噴嘴配汽（部分進(jìn)汽）；中壓部分為全周進(jìn)汽，中壓聯(lián)合汽閥內(nèi)主汽閥和調(diào)節(jié)閥共用1個(gè)閥座，由各自獨(dú)立的油動(dòng)機(jī)分別控制。

2 空冷機(jī)組閥門管理綜合優(yōu)化策略

在汽輪機(jī)組實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，由于受機(jī)組負(fù)荷、真空嚴(yán)密性 、抽汽量、環(huán)境溫度等諸多因素的影響，機(jī)組背壓會(huì)發(fā)生很大變化，尤其是直接空冷機(jī)組，背壓變化范圍在8～33 kPa之間，如圖2所示。當(dāng)實(shí)際背壓偏離設(shè)計(jì)值時(shí)，機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性就會(huì)下降。通過(guò)配汽優(yōu)化，選擇合理的閥門開啟順序的不同噴嘴組組合，使機(jī)組在不同工況下（不同季節(jié)下的被壓差異大和高低負(fù)荷的差異）的效率能夠達(dá)到最優(yōu)，從而提高機(jī)組效率，降低供電煤耗。

3 試驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果分析

3.1 試驗(yàn)過(guò)程

為了使順序閥優(yōu)化后的機(jī)組在常運(yùn)行負(fù)荷點(diǎn)的效率最優(yōu)，試驗(yàn)時(shí)需要大范圍變化機(jī)組的負(fù)荷，負(fù)荷變化范圍為230～350 MW。該試驗(yàn)需要大范圍變化4個(gè)高壓調(diào)節(jié)閥門的開度，而對(duì)機(jī)組負(fù)荷和主汽壓力值沒有要求，因此，為了配合試驗(yàn)的進(jìn)行，主汽壓力設(shè)定改為手動(dòng)模式調(diào)節(jié)，以便能夠根據(jù)需要手動(dòng)調(diào)整主蒸汽壓力設(shè)定值；并且，4個(gè)高壓調(diào)節(jié)閥門控制改為手動(dòng)模式調(diào)節(jié)，以便能夠手動(dòng)單獨(dú)調(diào)整每1個(gè)高壓調(diào)節(jié)閥門的開度。然后，依次進(jìn)行如下2種閥門開關(guān)試驗(yàn)，特別注意的是在調(diào)整高壓調(diào)節(jié)閥門開度時(shí)，每一步高壓調(diào)節(jié)閥門開度的調(diào)整量要盡可能小，以保證試驗(yàn)過(guò)程的平穩(wěn)。

式中下標(biāo)“1”代表級(jí)組前參數(shù)，“2”代表級(jí)組后參數(shù)；帶“”為變工況參數(shù)，不帶“”為額定工況參數(shù)。并且，該公式的適用條件是：在同一工況下通過(guò)級(jí)組各級(jí)的流量應(yīng)相等；在同一工況下級(jí)組的通流面積應(yīng)相等；通過(guò)級(jí)組各級(jí)汽流應(yīng)是一股均質(zhì)流；且應(yīng)用級(jí)數(shù)一般應(yīng)多于5～6級(jí)[8]。所以，一般應(yīng)用此公式進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算，結(jié)果如下圖4～圖8所示。

從4和圖5的對(duì)比中可以看出：兩種開啟方式的壓力變化基本相當(dāng)；然而，從圖6和圖7的對(duì)比中可以看出：兩種開啟方式的蒸汽做功能力不同，主要體現(xiàn)在調(diào)節(jié)級(jí)和高排溫度的降低程度不同，即焓降不同。因此，這也驗(yàn)證圖8的計(jì)算結(jié)果：機(jī)組內(nèi)采用不同的閥門開啟方式時(shí)所對(duì)應(yīng)的高壓缸效率平均是不同的，最大相差1%以上，折合煤耗大約為0.5g/kWh。因此，機(jī)組在這兩種開啟方式時(shí)，同一負(fù)荷點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性是不同的。其中，88%的流量處為經(jīng)濟(jì)性的分界點(diǎn)。所以，對(duì)于此型空冷機(jī)組的閥門管理綜合優(yōu)化策略為：在88%的流量以下時(shí)，可以采用#1+#4→#2→#3的開啟方式；而在88%的流量以上時(shí)，可以采用#2+#3→#4→#1的開啟方式。這樣，比單純只采用一種進(jìn)汽方式，各負(fù)荷段要經(jīng)濟(jì)得多，每年累計(jì)經(jīng)濟(jì)效益還是很可觀的。

4 結(jié)語(yǔ)

該文針對(duì)兩臺(tái)國(guó)產(chǎn)超臨界350 MW空冷機(jī)組高調(diào)門對(duì)應(yīng)噴嘴組數(shù)目存在差異性的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了閥門管理綜合優(yōu)化策略方案：通過(guò)閥門開關(guān)試驗(yàn)找到經(jīng)濟(jì)性的分界流量，在經(jīng)濟(jì)性流量分界點(diǎn)前后采用不同的閥門開啟順序，來(lái)提升機(jī)組的整體運(yùn)行效率，從而對(duì)有效解決機(jī)組四季背壓變化范圍大、汽耗率高的問題指出了一條途徑。這對(duì)我國(guó)目前國(guó)內(nèi)供熱機(jī)組中占主流的350 MW級(jí)別機(jī)組在順序閥運(yùn)行方式下的運(yùn)行穩(wěn)定性、調(diào)節(jié)性和經(jīng)濟(jì)性具有很大的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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