600MW超临界机组中低负荷优化分析

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摘 要：为提高机组性能，进一步降低机组中低负荷运行时的供电煤耗，某电厂对1号机组进行中低负荷经济性运行的优化分析。文章主要对汽轮机配汽方式进行优化研究，提高机组中低负荷运行经济性，具有明显节能效果。

关键词：汽轮机；优化；顺序阀；经济性

1 概述

某电厂1号机组汽轮机为东方汽轮机厂制造的超临界、一次中间再热、冲动式、单轴、三缸四排汽、双背压、凝汽式汽轮机，机组型号为N600-24.2/566/566。1号汽轮机调门配汽曲线当前采用全电调控制的复合配汽方式，该配汽方式在启动和低负荷阶段采用节流配汽方式运行，在高负荷下过渡到喷嘴配汽方式运行。由于机组参与调峰频繁，运行峰谷差较大，造成机组在低负荷时的节流损失较大，经济性较差。为适应电网调峰和提高机组经济性，进一步降低机组中低负荷运行时的供电煤耗，有必要对其配汽方式进行优化。

2 汽轮机配汽优化分析

2.1 高压调节阀开启顺序

1号汽轮机具有4个高压调节阀，分别与4个喷嘴组相对应，喷嘴组1、3安装于上半缸，喷嘴组2、4安装于下半缸，在充分考虑汽轮机启、停及运行的安全性与经济性的基础上，结合已投运机组的运行经验，确定本机组顺序阀下的阀门开启顺序为：CV1&CV3CV4CV2，即CV1和CV3同时先开，接着开CV4，最后开CV2。

2.2 阀门重叠度

采用喷嘴调节时，多个调节阀依次开启，在前一阀门尚未全开时，下一阀门便提前打开。我们将后阀开启时，前阀通流量占其最大通流量的百分比定义为阀门重叠度。阀门重叠度的设置对汽轮机的调节特性和经济性均有一定影响。重叠度小，总流量特性线性度较好，但阀门节流损失大，经济性较低；反之重叠度大，总流量特性线性度较差，但阀门节流损失小，经济性较好。因此，1号汽轮机顺序阀运行模式下阀门的流量重叠度取95%。

2.3 调门配汽曲线

在阀序优化和重叠度的基础上，并考虑机组振动等安全因素，得到优化后的配汽曲线见图1。

3 阀序切换试验及结果分析

3.1 阀序切换

分别在300MW、400MW工况下，1号机采用CCS模式进行了阀序切换试验，并试验了中停和回切功能，各负荷点阀序切换过程正常。阀序切换试验完成后，机组正常运行投入新顺序阀模式，可连续稳定运行。阀序切换的操作要点如下：（1）机组负荷在260MW～500MW之间，退出机组AGC和一次调频，检查机组CCS控制方式运行正常，且未进行阀门活动试验。（2）检查机组负荷、主再热蒸汽压力和温度稳定后，点击阀序切换按钮，开始切换倒计时（总时长为600s），检查DEH中一次调频自动退出。（3）检查机组各高压调门逐步切换至顺序阀开度，CV1、CV3开大，CV4、CV2关小，汽轮机各轴承温度和振动参数正常。如机组负荷偏差超过20MW检查切换自动中停，机组负荷偏差小于5MW时切换继续。如切换过程中参数异常时可手动中停，正常后点击切换按钮继续切换。如无法切换时则可回切，恢复复合阀配汽方式。（4）倒计时显示为零，阀序切换方框显示为顺序阀状态，操作完成，DEH画面中一次调频自动投入，再投入机组滑压、AGC和一次调频，检查机组各参数正常。

3.2 试验结果分析

1号机将复合阀配汽改进为顺序阀配汽，并进行了热力性能试验，试验结果如表1所示。

由表1可知：（1）300MW工况下，优化后发电煤耗下降1.78g/（kW・h），供电煤耗下降1.86g/（kW・h）。（2）400MW工况下，优化后发电煤耗下降1.57g/（kW・h），供电煤耗下降1.36g/（kW・h）。

3.3 存在的问题

3.3.1 汽轮机调节级超温。1号机在顺序阀下运行，特别是在升负荷过程中，调节级后蒸汽温度会短暂超过530℃，通过调阅调节级蒸汽温度超温曲线可以发现，超温往往发生在迅速升负荷过程中CV4开度达到40%以上时且CV2开度在20%以下时的阶段。由于调节级后蒸汽温度测点安装在CV2对应的喷嘴组动叶后，当CV2开度较小时，通过CV2的小股气流节流损失大，未膨胀降温，汽流温度较高，此时调节级温度仅反映了该股汽流的温度，并未反映出通过调节级后主流蒸汽的温度，此温度不能代表汽缸内壁和转子的金属温度。因此，1号机在顺序阀配汽方式下，加负荷过程超温只是表面现象，汽缸内壁和转子表面金属温度实际并未超温，在当前状态下，机组可连续运行。

3.3.2 汽轮机1、2号瓦温高。1号机在顺序阀下运行时，1、2号瓦温最高可达100℃。因机组在复合阀下运行时1、2号瓦温就已经偏高，约83℃左右，改进为顺序阀配汽后，汽机变为上进汽方式，转子增加了向下的受力，瓦温必然升高。当前1、2号瓦温虽然最高可达100℃，但瓦温一直维持稳定，距离报警值还有一定距离，且瓦温升高的原因比较明确，即新配汽方式改变转子受力，在此原因下瓦温不会突然升高。因此，当前1、2号瓦温高不影响机组连续运行。

4 结束语

（1）由各高压调节阀的流量特性曲线，在阀序优化和重叠度的基础上，并考虑机组振动等安全因素，提出优化后的配汽曲线。在不同工况下进行阀序切换试验，切换过程正常。试验完成后，机组正常运行投入顺序阀方式，可连续稳定运行。（2）将复合阀配汽改进为顺序阀配汽，可提高机组运行经济性：300MW工况下，优化后发电煤耗下降1.78g/（kW・h），供电煤耗下降1.86g/（kW・h）；400MW工况下，优化后发电煤耗下降1.57g/（kW・h），供电煤耗下降1.36g/（kW・h）。虽然存在1、2号瓦温高和调节级超温问题，但不影响机组连续稳定运行，节能效果明显。

参考文献

[1]东方汽轮机（集团）股份有限公司.N600-24/566/566 600mw中间再热凝汽式汽轮机热力特性说明书[Z].2005，05.

[2]DL/T656-2006.火力发电厂汽轮机控制系统验收测试规程[S].