1000MW超超臨界機組滑壓運行優(yōu)化應用

摘 要：本文通過上汽百萬機組調門全開、優(yōu)化滑壓、參考滑壓、日?；瑝海髫摵晒r下供電煤耗比較，論述了超超臨界1000MW機組滑壓運行應用與分析；簡單介紹了滑壓運行優(yōu)化的組合方案，為國內類似機組滑壓運行提供參考方案和借鑒經(jīng)驗。

關鍵詞：滑壓運行；優(yōu)化應用；數(shù)據(jù)分析

中圖分類號：TK267 文獻標識碼：A

安慶電廠擴建項目2×1000MW機組于2015年投產(chǎn)發(fā)電，該廠超超臨界1000MW汽輪機組是上海汽輪機廠引進西門子技術。汽輪機調節(jié)系統(tǒng)是在西門子公司T3000系統(tǒng)上，以艾默生OVTION系統(tǒng)為平臺開發(fā)的DEH系統(tǒng)。結合安慶電廠百萬機組現(xiàn)有的運行方式，汽機調門基本運行在30%開度以下，近似運行在“日常滑壓”方式下，即使考慮到AGC、一次調頻等涉網(wǎng)調節(jié)需求，仍存在較大的滑壓優(yōu)化空間。

1.機組滑壓運行工況分析

機組滑壓運行是提高經(jīng)濟性的主要手段，是適應電網(wǎng)調峰節(jié)能降耗的需求。大型機組采用滑壓運行，一方面維持主汽溫度不變，高壓缸排汽溫度不變。另一方面相同負荷情況下，增加調門開度，主蒸汽壓力低，給水泵出口壓力低，使小汽機進汽流量降低。隨著高壓調門開度的增大，給水泵功耗因素使機組運行經(jīng)濟提高。

2.機組滑壓運行優(yōu)化組合方案

對于火力燃煤機組來說，AGC屬于連續(xù)調節(jié)，對負荷響應速率要求相對較低；而一次調頻則主要依靠汽機調門的迅速動作來釋放機組蓄熱以達到快速響應調頻負荷要求的目的。國標要求火電機組的一次調頻負荷響應能力不低于機組額定容量的6%。

為了減少汽機節(jié)流損失，同時又不犧牲機組的負荷響應性能，需綜合兩方面因素對機組實施滑壓優(yōu)化：一是通過其他調節(jié)手段提升機組一次調頻負荷響應能力，減少一次調頻對汽機調門開度的依賴與限制；二是通過合理的滑壓優(yōu)化運行方式，使得汽機調門盡可能運行在最優(yōu)的閥位，提升汽機通流效率。

為此提出了如下的組合方法對機組進行整體運行優(yōu)化：

（1）凝結水節(jié)流調頻優(yōu)化

凝結水節(jié)流調節(jié)負荷，其本質是通過改變流經(jīng)低壓加熱器的凝結水流量，減少低加抽汽量，使抽汽回汽機做功提升負荷輸出，達到調頻負荷響應的目的。

1000MW機組的試驗數(shù)據(jù)見表1。

根據(jù)試驗情況分析：

凝結水流量減少引起的功率增加可以達到20MW，并且凝結水節(jié)流后功率增加能維持3min～5min。

（2）汽機滑壓設定優(yōu)化

根據(jù)凝結水節(jié)流調頻優(yōu)化的效果，其調頻負荷響應可達到20MW。在此基礎上，需要汽機調門承擔的一次調頻響應能力大大降低。在實施滑壓優(yōu)化時的具體目標為：在協(xié)調投入負荷范圍內，以試驗的方式確定調門運行開度及壓損，以保證此時調門的調頻能力在40MW左右。即汽機調門閥位目標大致在35%～40%。

（3）機組協(xié)調控制優(yōu)化

在進行滑壓優(yōu)化的過程中，由于改變了汽機工況和機組正常運行參數(shù)，使得鍋爐和汽機的協(xié)調關系發(fā)生了較大的變化。必須對機組CCS協(xié)調控制回路進行相關優(yōu)化調整，以使得機組負荷、汽壓等調節(jié)品質得到一定的改善；同時需對過熱度和汽溫控制回路進行相應的控制策略和參數(shù)的調整，以適應機 組新的運行工況，保證機組安全經(jīng)濟運行。

3.實驗數(shù)據(jù)分析

安慶電廠百萬機組在投入商業(yè)運行時，根據(jù)汽機廠的滑壓曲線運行，其“日?；瑝骸惫r下調門開度大致運行在30%左右；在考慮了汽機調門裕量足夠保證AGC及一次調頻調節(jié)幅度響應的情況下，設定了“參考滑壓”工況，其調門開度大致運行在35%左右，負荷響應裕量約6%～7%Pe；而“優(yōu)化滑壓”工況下調門運行在45%閥位點，此時調門負荷響應裕量大致在2%Pe左右，機組能響應AGC狀態(tài)下負荷調節(jié)的需要；“調門全開”工況是理論上汽機節(jié)流損失最小的工況。

表2 為機組各滑壓優(yōu)化工況下主汽壓及調門閥點運行狀態(tài)的對比。

通過試驗的方式對上述（“調門全開”、“優(yōu)化滑壓”、“參考滑壓”和“日?；瑝骸保?種運行方式進行經(jīng)濟性分析比較，將各工況試驗計算結果數(shù)據(jù)，繪制成發(fā)電熱耗、供電煤耗與發(fā)電機輸出功率的關系曲線，分析比較不同滑壓方式下機組運行經(jīng)濟性。圖1和圖2分別為幾種運行方式下的熱耗率和供電煤耗情況：

從圖1中幾條數(shù)據(jù)曲線差異來看，調門開度45%的“優(yōu)化滑壓”方式熱耗曲線與“調門全開”滑壓方式熱耗曲線非常接近，此兩種運行方式的經(jīng)濟性差異非常小。而調門開度在35%的“參考滑壓”方式在較低的負荷段時（500MW～700MW），接近于“優(yōu)化滑壓”方式。

圖2為4種運行方式下機組供電煤耗率隨負荷變化的情況，縱坐標為基于發(fā)電熱耗、鍋爐效率、廠用電率和管道效率計算出的供電煤耗率，橫坐標為修正后發(fā)電機功率。

圖1曲線與圖2曲線比較可知，各負荷工況下機組滑壓運行方式供電煤耗最大差異在2g/kWh以內。由于同負荷工況機組不同滑壓方式鍋爐效率、廠用電率、管道效率采用同值，因此不同滑壓方式供電煤耗差異與發(fā)電熱耗差異規(guī)律相同，即“調門全開”方式煤耗最低，“優(yōu)化滑壓”方式次之，“參考滑壓”方式第三，“日常滑壓”方式相對最高。

結語

采用上述滑壓優(yōu)化方式后汽機調門的綜合運行閥位大致在35%～40%，此時調門壓損大致在9%左右。對比現(xiàn)有運行方式，在滑壓優(yōu)化后其煤耗可下降約0.5g/kWh。

假設機組年上網(wǎng)小時數(shù)6000h，按照機組負荷率75%計算，百萬機組每年煤耗可節(jié)省近2250t，按現(xiàn)有煤價500元/噸計算，將為機組運行經(jīng)濟性帶來巨大的提升。

參考文獻

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