330MW汽輪機組控制運行節(jié)能優(yōu)化試驗分析

張 了，楊紅芳

（1.陜西電力科學(xué)研究院，陜西 西安710054；2.西安工業(yè)大學(xué) 工業(yè)中心，陜西 西安710021）

火力發(fā)電是我國現(xiàn)代電力發(fā)展的主要構(gòu)成部分，其經(jīng)濟性一直備受國家重視。汽輪機組作為火力發(fā)電的三大主機設(shè)備之一，其進(jìn)行節(jié)能優(yōu)化所起到的作用不言而喻。汽輪機組的優(yōu)化包含熱平衡原理設(shè)計、換熱方式改造和運行操作優(yōu)化等諸多方面，本文主要依據(jù)大量的熱力性能考核試驗數(shù)據(jù)，對運行操作優(yōu)化方面進(jìn)行分析，具體研究不同負(fù)荷下初壓大小的選取問題。

試驗對象為某火力發(fā)電廠330MW汽輪機組，試驗標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)GB 8117—2008《電站汽輪機熱力性能驗收試驗規(guī)程》［1］，并參照美國機械工程師協(xié)會ASME PTC 6—2004《汽輪機性能試驗規(guī)程》有關(guān)部分執(zhí)行，經(jīng)濟性考核指標(biāo)為熱耗率（汽輪機組耗熱量與做功產(chǎn)生電功率的比值）。

1 試驗數(shù)據(jù)的分析計算

試驗機組為額定330MW機組［2］，在其常用負(fù)荷段選取5個負(fù)荷點，分別進(jìn)行不同初壓條件下的熱力性能試驗。具體如下。

1）機組在290MW負(fù)荷下進(jìn)行“定壓－滑壓－定壓”試驗，從定壓運行工況開始，通過調(diào)節(jié)調(diào)門開度一共取5個主汽壓力點，做5個工況。

2）機組在270MW負(fù)荷下進(jìn)行“定壓－滑壓－定壓”試驗，從定壓運行工況開始，通過調(diào)節(jié)調(diào)門開度一共取5個主汽壓力點，做5個工況。

3）機組在240MW負(fù)荷下進(jìn)行“定壓－滑壓－定壓”試驗，從定壓運行工況開始，通過調(diào)節(jié)調(diào)門開度一共取5個主汽壓力點，做5個工況。

4）機組在210MW負(fù)荷下進(jìn)行“定壓－滑壓－定壓”試驗，從定壓運行工況開始，通過調(diào)節(jié)調(diào)門開度一共取5個主汽壓力點，做5個工況。

5）機組在180MW負(fù)荷下進(jìn)行“定壓－滑壓－定壓”試驗，從定壓運行工況開始，通過調(diào)節(jié)調(diào)門開度一共取5個主汽壓力點，做5個工況。

各初壓條件下的熱力性能試驗結(jié)果見表1。

5個負(fù)荷點在各初壓條件下得出“定壓－滑壓－定壓”試驗的初壓—熱耗率曲線，如圖1～圖5所示。理論最優(yōu)初壓值和實際試驗值見表2。

表1 各初壓條件下的熱力性能試驗結(jié)果

表2 各初壓條件下試驗的理論和實際值

圖1 290MW初壓—熱耗率曲線

圖2 270MW初壓—熱耗率曲線

圖3 240MW初壓—熱耗率曲線

圖4 210MW初壓—熱耗率曲線

圖5 180MW初壓—熱耗率曲線

2 節(jié)能優(yōu)化的制定

由初壓—熱耗率曲線圖可知，隨著負(fù)荷的增大，熱耗率拐點對應(yīng)的初壓值越來越接近定壓（即最大初壓），由此推測，如繼續(xù)增加負(fù)荷，可能會出現(xiàn)拐點對應(yīng)的初壓值等于或大于最大初壓的現(xiàn)象（即在定壓運行狀態(tài)下，熱耗率低于滑壓運行狀態(tài)），因此決定補充試驗負(fù)荷點340MW。另外，由于180MW以下接近鍋爐最低穩(wěn)燃極限，在與廠方協(xié)商后決定將180MW以下工況排除在此次試驗之外。

繪制定滑壓運行下的功率—熱耗率曲線如圖6所示，模擬得到的交點是310MW，結(jié)合整體試驗數(shù)據(jù)可知，當(dāng)負(fù)荷＜310MW時，采用滑壓運行方式結(jié)合閥位開度熱耗相對較低，而滑壓壓力的選擇是機組經(jīng)濟運行的關(guān)鍵。

圖6 定滑壓運行下的功率—熱耗率曲線

由圖6可以看出，在眾多參數(shù)差異因素作用下，定壓、滑壓曲線可能有一個以上交點，這也意味著可能在單調(diào)的負(fù)荷變化段，會有控制運行方式的反復(fù)交替變化；因此，在進(jìn)行相關(guān)試驗時，應(yīng)盡可能多地挑選工況點進(jìn)行，這樣才不至于漏掉經(jīng)濟運行拐點。

通過計算得到的優(yōu)化經(jīng)濟運行表見表3，操作人員在不同負(fù)荷下依照表中所示調(diào)整閥位可得到最經(jīng)濟的運行效果。

不同負(fù)荷下經(jīng)濟運行狀況下的功率—初壓曲線如圖7所示。

表3 優(yōu)化經(jīng)濟運行表

圖7 經(jīng)濟運行下的功率—初壓曲線

3 結(jié)語

本文研究了330MW級別火電機組控制運行方式在不同負(fù)荷段下的最優(yōu)運行方式，對理論分析結(jié)果及試驗結(jié)果進(jìn)行了論述，并根據(jù)優(yōu)化原理確定了合理的經(jīng)濟運行方案。在試驗過程中還針對部分試驗措施做出了新嘗試和改進(jìn)，在提高試驗精度方面取得了良好的效果。

1）在180、210、240、270和290MW 負(fù)荷下分別進(jìn)行了5個初壓點的熱力性能考核試驗，對340 MW工況進(jìn)行了補充試驗，獲得了詳盡的試驗數(shù)據(jù)，得出實際運行方式變化趨勢，以及解決滑壓運行方式下的最佳初壓問題。

2）通過試驗數(shù)據(jù)計算得出了各工況下的熱經(jīng)濟性考核指標(biāo)，并繪制了考核性指標(biāo)隨初壓變化曲線、考核性指標(biāo)隨負(fù)荷變化曲線和最佳初壓隨負(fù)荷變化曲線，得出了具有實際可操作性的經(jīng)濟運行表，使機組運行人員對控制運行方式的選擇有所借鑒。

［1］中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB 8117—2008 電站汽輪機熱力性能驗收試驗規(guī)程［S］.北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

［2］肖延.韓城發(fā)電廠125MW汽輪發(fā)電機組優(yōu)化運行試驗報告［R］.西安：西北電力試驗研究院，2001.