胡文平

（廣東紅海灣發(fā)電有限公司，廣東 汕尾 516600）

超臨界600MW汽輪機配汽方式優(yōu)化

胡文平

（廣東紅海灣發(fā)電有限公司，廣東 汕尾 516600）

為適應(yīng)新的電力形勢需要，提高機組經(jīng)濟性，介紹了SW電廠在未對超臨界600MW汽輪機本體及輔機進行任何改造的前提下，根據(jù)汽輪機高壓調(diào)門特性，通過熱工邏輯修改，將復(fù)合配汽改進為順序閥配汽方式，并進行滑壓優(yōu)化。優(yōu)化后經(jīng)效率試驗表明，機組在中低負(fù)荷下的經(jīng)濟性得到明顯提高。

中低負(fù)荷；配汽方式；復(fù)合閥；順序閥；滑壓運行

近年來，我國發(fā)電裝機容量快速增加，而電力需求增長開始放緩，再加上頻繁參與深度調(diào)峰、非化石能源快速發(fā)展等因素影響，火電機組利用小時數(shù)大幅下降，機組負(fù)荷率逐年下降，汽輪機長期在中低負(fù)荷區(qū)間運行。大型火電機組運行工況常年偏離設(shè)計值，汽輪機熱耗居高不下，機組經(jīng)濟性大幅下降。為適用新的火電形勢，降低機組全負(fù)荷段平均供電煤耗，提高機組中低負(fù)荷運行經(jīng)濟性意義重大。

一、系統(tǒng)概況及優(yōu)化方向選擇

SW電廠1號汽輪機系東方汽輪機廠生產(chǎn)的N600-24.2/566/566型超臨界，一次中間再熱，三缸四排汽，凝汽沖動式汽輪機組。該汽輪機組采用原廠設(shè)計的全電調(diào)控制的復(fù)合配汽方式。該配汽方式在啟動和低負(fù)荷階段采用節(jié)流配汽方式運行，在高負(fù)荷下過渡到噴嘴配汽方式運行。此配汽方式在額定負(fù)荷下的效率較高，但在部分負(fù)荷時節(jié)流損失較大。2015年SW電廠機組年利用小時數(shù)大幅度降至3980.3小時，在新的經(jīng)濟形勢下勢必將進一步下降，繼續(xù)采用原復(fù)合配汽方式，在較大部分時間段內(nèi)，4個調(diào)節(jié)閥開度偏小，存在較大的節(jié)流損失。為此，就有必要對其配汽方式進行優(yōu)化，以適應(yīng)實際運行的要求。

表1　

二、汽輪機調(diào)節(jié)級噴嘴及調(diào)節(jié)閥流量特性

汽輪機組調(diào)節(jié)級噴嘴技術(shù)規(guī)范（表1）：

根據(jù)試驗得出的高壓調(diào)節(jié)閥流量特性曲線（圖1）可知：

（1）CV1～CV4高壓調(diào)節(jié)閥在15%開度以下流量均為為0；

（2）CV1、CV4高壓調(diào)節(jié)閥在閥門開度達到50%左右時，流量達到90%；

（3）CV2高壓調(diào)節(jié)閥在閥門開度達到39%左右時，流量達到90%；

（4）CV3高壓調(diào)節(jié)閥在閥門開度達到38%左右時，流量達到90%。

三、原復(fù)合配汽方式

機組原設(shè)計的配汽方式為引進日立的復(fù)合配汽方式，如圖2所示。汽輪機切缸后，負(fù)荷由中壓調(diào)門轉(zhuǎn)為高壓調(diào)門控制，CV1、CV2、CV3隨負(fù)荷增加逐漸全開，CV4在55%負(fù)荷時轉(zhuǎn)而關(guān)小至全關(guān)，91%負(fù)荷以后重新開啟。該配汽方式適宜于帶基本負(fù)荷的機組，機組在中低負(fù)荷運行時，4個高壓調(diào)門均處于部分開啟狀態(tài)，汽輪機高壓進汽部分節(jié)流損失較大，同時調(diào)節(jié)級進汽的不均勻性會延續(xù)至高壓前幾級，致使機組中低負(fù)荷經(jīng)濟性下降。

四、新順序閥配汽曲線

電廠及所聘科研公司根據(jù)汽輪機組高壓調(diào)節(jié)閥流量特性及調(diào)節(jié)閥開啟順序與高壓缸效率關(guān)系，并選取最優(yōu)閥門重疊度的基礎(chǔ)上，制定了新的順序閥配汽曲線，改后順序閥閥序為“CV1&CV3-CV4-CV2”，即隨負(fù)荷增加CV1及CV3高壓調(diào)節(jié)閥同時最先開啟，總閥位達60%時CV4逐漸開啟，達92%時CV2才開啟參與調(diào)節(jié)，此時CV4開度超過50%，具體如圖3所示。

五、優(yōu)化后配汽方式

對1號機組開展進行配汽方式和滑壓運行情況深入分析研究，結(jié)合機組實際調(diào)峰情況及同類型機組優(yōu)化經(jīng)驗，制定出了1號機組在230MW至600MW負(fù)荷段內(nèi)投入新的順序閥配汽方式優(yōu)化策略，完成機組全負(fù)荷段的調(diào)整與投運工作，保證汽輪機的安全經(jīng)濟運行，滿足機組調(diào)峰調(diào)頻要求。機組保留原有配汽方式，并通過邏輯優(yōu)化設(shè)計，兩種配汽方式在機組負(fù)荷200MW以上可自由切換，閥序切換過程中可暫停亦可返回，在故障情況下新的配汽方式也能滿足機組停運要求。

六、優(yōu)化成果及存在的問題

1.優(yōu)化成果

將復(fù)合配汽改進為順序閥配汽，并經(jīng)滑壓優(yōu)化后，大大提高了機組運行經(jīng)濟性，完成改造后對1號機組進行了熱力性能試驗。較復(fù)合配汽方式，投入順序閥并連續(xù)穩(wěn)定運行，相同負(fù)荷下供電煤耗下降約1～2g/（kW·h），按2015年機組年度發(fā)電量計算，全年可節(jié)省標(biāo)煤近4000噸，經(jīng)濟成本近240萬。

（1）300MW負(fù)荷工況下，優(yōu)化后機組發(fā)電煤耗下降1.78g/（kW·h），供電煤耗下降1.86g/（kW·h）；

（2）400MW負(fù)荷工況下，優(yōu)化后機組發(fā)電煤耗下降1.57g/（kW·h），供電煤耗下降1.36g/（kW·h）。

2.存在問題：

（1）1、2軸承瓦溫高：1號機組在順序閥運行時，1、2軸承瓦溫最高達100℃，較之前升高近17℃。分析其原因在于新的配汽方式下，汽輪機變?yōu)樯线M汽方式，轉(zhuǎn)子增加了向下的受力。經(jīng)觀察該瓦溫能一直維持穩(wěn)定，距離報警值還有相當(dāng)距離，鑒于瓦溫升高的原因比較明確，在此原因下瓦溫不存在突然升高的可能性。綜上所述，1、2軸承瓦溫高不會影響機組連續(xù)安全運行。

（2）調(diào)節(jié)級后汽溫高：順序閥配汽方式下，機組升負(fù)荷過程中，調(diào)節(jié)級后蒸汽溫度會短暫超溫達530℃，這勢必會影響汽輪機部件的壽命。經(jīng)跟蹤分析發(fā)現(xiàn)超溫皆發(fā)生在升負(fù)荷過程中CV4開度達到40%以上且CV2開度在20%以下時階段，由于調(diào)節(jié)級后蒸汽溫度測點安裝在CV2對應(yīng)的噴嘴組動葉后，當(dāng)CV2開度較小時，通過CV2的小股汽流未膨脹降溫，汽流溫度較高，此時調(diào)節(jié)級溫度僅反映了該股汽流的溫度，不代表汽缸內(nèi)壁和轉(zhuǎn)子的金屬溫度。由此可見，1號汽輪機組在順序閥配汽方式下，加負(fù)荷過程調(diào)節(jié)級后汽溫高只是表面現(xiàn)象，汽缸內(nèi)壁和轉(zhuǎn)子表面金屬溫度實際并未超溫，機組可連續(xù)安全運行。

結(jié)論

SW電廠經(jīng)過對1號汽輪機組配汽方式優(yōu)化改造，將原來復(fù)合閥配汽方式改造成機組啟動初期復(fù)合閥，穩(wěn)定并帶上200MW負(fù)荷以后切換為順序閥配汽方式。經(jīng)效率試驗比較，機組在新的配汽方式下，保證安全的基礎(chǔ)上，機組煤耗降低，經(jīng)濟性得到顯著提高。對同類型機組進行優(yōu)化改造提高經(jīng)濟性很有借鑒意義。

［1］楊廷志.淺談汽輪機配汽方式優(yōu)化技術(shù)［J］.廣西電力，2014，37（5）：78-81.

［2］超臨界600MW汽輪機運行方式的優(yōu)化研究［J］.動力工程學(xué)報，2012，32（5）：356-361.

［3］黃樹紅.汽輪機原理［M］. 北京：中國電力出版社，2008.

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