350MW汽輪機(jī)組運(yùn)行方式優(yōu)化試驗(yàn)研究及分析

張利 劉衛(wèi)平 張宇 甘智勇 王建 屈斌

（天津市電力公司電力科學(xué)研究院 天津 300384）

隨著國(guó)家“上大壓小”政策的推進(jìn)，300MW容量等級(jí)火電機(jī)組越來(lái)越廣泛地參與到電網(wǎng)調(diào)峰，機(jī)組運(yùn)行偏離設(shè)計(jì)工況，需要在不同負(fù)荷下調(diào)整運(yùn)行方式，使機(jī)組具有較高的經(jīng)濟(jì)性。由于汽輪機(jī)組實(shí)際運(yùn)行熱力性能與設(shè)計(jì)值的差異，一般通過(guò)運(yùn)行方式優(yōu)化試驗(yàn)，獲取機(jī)組定-滑-定運(yùn)行曲線，得到不同負(fù)荷下的最佳主蒸汽壓力，提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，達(dá)到節(jié)能目的。

本文以天津軍電熱電有限公司350MW汽輪機(jī)組為例，詳細(xì)講述了運(yùn)行方式試驗(yàn)結(jié)果及分析，為機(jī)組滑壓運(yùn)行提供參考。

1 運(yùn)行方式優(yōu)化試驗(yàn)工況的確定

天津軍電熱電有限公司#9機(jī)組汽輪機(jī)是哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的C260/N350-16.7/538/538型抽汽凝汽式汽輪機(jī)，為了獲取機(jī)組不同負(fù)荷工況下熱耗率，結(jié)合機(jī)組實(shí)際運(yùn)行情況確定運(yùn)行方式優(yōu)化試驗(yàn)工況（表1），選擇5個(gè)不同負(fù)荷點(diǎn)，每個(gè)負(fù)荷點(diǎn)選擇3-4個(gè)不同主蒸汽壓力工況。

表1 運(yùn)行方式優(yōu)化試驗(yàn)工況

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

為了合理分析不同主蒸汽壓力對(duì)汽輪機(jī)熱耗的影響，僅對(duì)機(jī)組試驗(yàn)熱耗進(jìn)行真空修正，將低壓缸排汽壓力修正到設(shè)計(jì)值5.2kPa，分別得到不同負(fù)荷下主蒸汽壓力與機(jī)組修正后熱耗的關(guān)系曲線（圖1-圖5）。

圖1 350MW主汽壓力與機(jī)組熱耗關(guān)系圖

圖2 315MW主汽壓力與機(jī)組熱耗關(guān)系圖

圖3 280MW主汽壓力與機(jī)組熱耗關(guān)系圖

圖4 245MW主汽壓力與機(jī)組熱耗關(guān)系圖

圖5 210MW主汽壓力與機(jī)組熱耗關(guān)系圖

從圖1可以看出，機(jī)組在滿負(fù)荷工況下，隨著主蒸汽壓力的降低，機(jī)組修正后熱耗呈上升趨勢(shì)，即350MW工況下應(yīng)保持額定主蒸汽壓力；從圖2-圖5可以看出，在機(jī)組部分負(fù)荷工況下，主蒸汽壓力與修正后熱耗曲線都存在著一個(gè)極小值，該極小值即為各負(fù)荷工況下汽輪機(jī)的最優(yōu)主蒸汽壓力（表2）。

表2 排汽壓力5.2kPa時(shí)最優(yōu)主蒸汽壓力

根據(jù)以上試驗(yàn)尋優(yōu)的結(jié)果（排汽壓力修正到5.2kPa）所擬合的修正后發(fā)電機(jī)功率與最優(yōu)主蒸汽壓力的關(guān)系曲線見圖6所示，圖中斜線與主蒸汽壓力為16.7MPa的水平直線的交點(diǎn)即為機(jī)組定滑壓曲線的負(fù)荷拐點(diǎn)，該拐點(diǎn)負(fù)荷為341.785MW。

圖6 機(jī)組定滑壓運(yùn)行關(guān)系曲線（排汽壓力修正到5.2kPa）

3 排汽壓力修正對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響

不同的汽輪機(jī)排汽壓力對(duì)應(yīng)的優(yōu)化結(jié)果不同，排汽壓力增大，最佳主蒸汽壓力增大，定滑壓拐點(diǎn)負(fù)荷減小。分別將汽輪機(jī)排汽壓力修正到 5.2kPa、6kPa、7kPa、8kPa、9kPa，依次計(jì)算不同排汽壓力下各負(fù)荷工況點(diǎn)的最優(yōu)主蒸汽壓力，繪制定滑壓運(yùn)行曲線見圖7所示。

從圖7可以看出，當(dāng)排汽壓力從5.2kPa增大9kPa時(shí)，拐點(diǎn)負(fù)荷從341.7MW降低至326.9MW，最佳主蒸汽壓力從16.23MPa增大至16.54MPa（320MW負(fù)荷點(diǎn)）。不同排汽壓力工況下的尋優(yōu)結(jié)果見下表3所示：

表3 不同排汽壓力最優(yōu)主蒸汽壓力

4 滑壓運(yùn)行對(duì)機(jī)組其他性能的影響

4.1 高壓缸效率

機(jī)組采用滑壓運(yùn)行方式后，主蒸汽壓力比定壓運(yùn)行方式低，高壓調(diào)節(jié)門開度比優(yōu)化前增大，高調(diào)門節(jié)流損失減小，高壓缸效率比優(yōu)化前略有增大，詳見下圖8所示：

圖8 高壓缸效率滑壓優(yōu)化前后對(duì)比圖

4.2 高壓缸排汽溫度

機(jī)組滑壓運(yùn)行之后，高壓缸排汽溫度與優(yōu)化前相比略有升高，導(dǎo)致從鍋爐再熱器吸熱量減少，有利于再熱蒸汽溫度的控制，詳見下圖9所示：

圖9 高壓缸排汽溫度滑壓優(yōu)化前后對(duì)比圖

4.3 汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速

機(jī)組采用滑壓運(yùn)行方式后，由于主蒸汽壓力比定壓運(yùn)行方式低，主給水壓力也隨之降低，汽動(dòng)給水泵耗功將減小，直接表現(xiàn)為汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速降低，詳見下圖10所示：

圖10 汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速滑壓優(yōu)化前后對(duì)比圖

5 結(jié)語(yǔ)

5.1 通過(guò)對(duì)運(yùn)行方式優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果分析，將排汽壓力修正到設(shè)計(jì)值5.2kPa，當(dāng)發(fā)電機(jī)功率低于341.7MW（拐點(diǎn)負(fù)荷）時(shí)，機(jī)組開始采用滑壓方式運(yùn)行，在210MW至350MW負(fù)荷區(qū)間范圍內(nèi)，最優(yōu)主蒸汽壓力從設(shè)計(jì)值16.7MPa降至13.99MPa。

5.2 分別將汽輪機(jī)排汽壓力修正到 5.2kPa、6kPa、7kPa、8kPa、9kPa，隨著排汽壓力增大，機(jī)組拐點(diǎn)負(fù)荷從341.7MW降低至326.9MW，相同負(fù)荷下的最佳主蒸汽壓力也隨之增大。

5.3 機(jī)組采用滑壓運(yùn)行方式后，在210MW至350MW負(fù)荷區(qū)間范圍內(nèi)，修正后汽輪機(jī)熱耗率降低25.3-116.1kJ/kW.h，高壓缸效率和高壓缸排汽溫度與優(yōu)化前相比都略有增大，汽動(dòng)給水泵轉(zhuǎn)速降低。

[1]張宇，劉衛(wèi)平，陳玉普，等.330MW汽輪機(jī)組優(yōu)化運(yùn)行試驗(yàn)研究[J].熱力發(fā)電，2009（1），72-76.

[2]陳勝利，荊濤，李高潮，等.排汽壓力對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果的影響研究[J].熱力發(fā)電，2013（4），28-30.