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????? 沙角A 電廠(chǎng)300 MW機(jī)組調(diào)峰負(fù)荷下滑壓運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性分析
????? 作者:李千軍1 ,關(guān)南強(qiáng)1 ,霍 鵬1 ,胡 勇1 ,翁澤民2
????? 關(guān)鍵詞:電廠(chǎng)調(diào)峰機(jī)組
????? 摘 要:某些設(shè)計(jì)為帶基本負(fù)荷的大型汽輪發(fā)電機(jī)組被要求參與電網(wǎng)調(diào)峰,
因此,分析機(jī)組在變工況下運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性尤為重要。以沙角A 電廠(chǎng)300 MW機(jī)組為
研究對(duì)象,分析其在調(diào)峰負(fù)荷下順序閥控制與單閥控制的經(jīng)濟(jì)性和滑壓運(yùn)行的經(jīng)
濟(jì)性。經(jīng)分析計(jì)算,順序閥控制方式較單閥控制方式的熱耗率要低。最后,確定
了機(jī)組在給定負(fù)荷下最佳滑壓運(yùn)行的主蒸汽壓力,理論計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)果表明,最
佳滑壓運(yùn)行主蒸汽壓力基本相同。
????? 關(guān)鍵詞:汽輪發(fā)電機(jī)組;調(diào)峰;滑壓運(yùn)行;熱耗率
????? Economic analysis of peak shaving sliding pressure operation of
300 MW unit in Shajiao A Power Station
????? LI Qianjun1 , GUAN Nanqiang1 , HUO Peng1, HU Yong1 , WENG Zemin2
????? (1. Guangdong Power Test & Research Institute, Guangzhou 510600,
China ;2. Navig ation Inst. of JimeiUniv., Xiamen , Fujian 361000,
China )
????? Abstract: Some large steam turbo generator sets designed to carry
basic load a r e required to participate in power grid peak load regulation.
Therefore , the ec o nomic analysis of units during variable parameter
operation is of great importance. This paper deals with a 300 MW unit
in Shajiao A Power Station, comparing th e economy of sequential valve
control and throttling control during peaking operation , and analyzing
the economy of its sliding pressure operation. The calculat ion results
show that the heat rate of sequential valve control mode is lower th an
throttling control mode. At last, the main steam pressure during optimum
slid ing pressure operation of the unit at a given load is determined ,
and the theore tically calculated and the tested main steam pressures
during optimum sliding pr essure operation are basically the same. Keywords
: steam turbogenerator set ; peak shaving ; sliding pressure operati
on; heat rate
????? 前幾年,電網(wǎng)峰谷差較大,某些設(shè)計(jì)為帶基本負(fù)荷的大型汽輪發(fā)電機(jī)組被
要求參與電網(wǎng)調(diào)峰。隨著廠(chǎng)網(wǎng)分開(kāi)、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的實(shí)施,火電廠(chǎng)越來(lái)越重視其發(fā)電
成本,特別是大功率機(jī)組調(diào)峰運(yùn)行工況下的經(jīng)濟(jì)性。本文以目前電網(wǎng)的主力運(yùn)行
機(jī)組——國(guó)產(chǎn)引進(jìn)型300MW 機(jī)組為研究對(duì)象,分析其在典型調(diào)峰運(yùn)行工況下的經(jīng)
濟(jì)性及進(jìn)行機(jī)組變工況的理論計(jì)算,優(yōu)化運(yùn)行方式和蒸汽初參數(shù),并在此基礎(chǔ)上
進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。
????? 1 調(diào)峰機(jī)組滑壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性分析1.1 機(jī)組運(yùn)行的負(fù)荷特征根據(jù)我們的調(diào)
查,在前幾年廣東炎熱的夏季,電網(wǎng)一般要求大功率汽輪發(fā)電機(jī)組上午在滿(mǎn)負(fù)荷
下運(yùn)行,中午調(diào)至額定出力的70% ~80% ,下午又恢復(fù)至滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行。在夜間,
則視機(jī)組的調(diào)峰能力而定,一般將機(jī)組負(fù)荷調(diào)至額定出力的50% ~70%.也就是說(shuō),
在24 h內(nèi),這些機(jī)組只在兩三個(gè)負(fù)荷點(diǎn)上運(yùn)行。滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)機(jī)組按其設(shè)計(jì)的方式和
參數(shù)運(yùn)行,低負(fù)荷時(shí),機(jī)組將滑壓運(yùn)行。因此分析這些機(jī)組滑壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性?xún)H
需要在一兩個(gè)調(diào)峰負(fù)荷點(diǎn)上進(jìn)行研究即可。1.2 順序閥控制與單閥控制的比較
盡管現(xiàn)在大多數(shù)大型汽輪機(jī)具有全電調(diào)調(diào)門(mén)控制系統(tǒng),但由于運(yùn)行習(xí)慣或控制方
便等原因,許多時(shí)候電站運(yùn)行操作人員將汽輪機(jī)調(diào)節(jié)汽閥選為單閥的控制方式。
單閥控制屬于節(jié)流配汽方式,相對(duì)于順序閥控制(噴嘴配汽)來(lái)說(shuō),會(huì)帶來(lái)一定
的經(jīng)濟(jì)損失。
????? 本文采用大功率中間再熱汽輪機(jī)組熱力性能和氣動(dòng)性能計(jì)算程序軟件包進(jìn)
行機(jī)組單閥和順序閥控制方式下的變工況計(jì)算,計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖1.
????? 由圖1 可知,順序閥控制的熱耗率最低,在單閥控制中4 閥運(yùn)行的熱耗率
比5 閥或6 閥運(yùn)行的熱耗率要低。在滑壓運(yùn)行時(shí),順序閥控制與單閥控制中4 閥
運(yùn)行的差別不大,但4 閥運(yùn)行時(shí)可流過(guò)的蒸汽量受限制,因而發(fā)出的最大功率受
限制,達(dá)不到額定功率。我們?cè)诙鄠€(gè)電廠(chǎng)進(jìn)行熱力性能試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn),如果采用單
閥控制,運(yùn)行人員一般將機(jī)組所有的調(diào)速汽門(mén)都參與負(fù)荷控制,這時(shí)機(jī)組在中間
負(fù)荷范圍內(nèi)運(yùn)行,單閥控制比順序閥控制的熱耗率更高。
????? 以沙角A 電廠(chǎng)的300 MW機(jī)組為例進(jìn)行研究。圖2 是在該機(jī)組上進(jìn)行的240
MW負(fù)荷的試驗(yàn),在相同的主蒸汽參數(shù)下,單閥控制比順序閥控制的熱耗率高60.7
kJ/kWh. 此時(shí)6 個(gè)調(diào)速汽門(mén)的開(kāi)度均為23.6% 左右。1.3 機(jī)組滑壓運(yùn)行的熱經(jīng)
濟(jì)性理論分析以熱力循環(huán)的理論對(duì)機(jī)組在低負(fù)荷滑壓運(yùn)行進(jìn)行分析:一方面由于
進(jìn)汽閥的節(jié)流損失降低,高壓缸的效率增加,高壓缸排汽溫度升高使機(jī)組更容易
達(dá)到其設(shè)計(jì)的再熱蒸汽溫度,機(jī)組的汽動(dòng)給水泵耗功因其出口壓力的降低而降低,
導(dǎo)致拖動(dòng)給水泵的小汽輪機(jī)少耗汽,從而帶來(lái)經(jīng)濟(jì)性提高;另一方面由于汽輪機(jī)
高壓缸的焓降減少,循環(huán)熱效率要減小,而機(jī)組的絕對(duì)內(nèi)效率就是相對(duì)內(nèi)效率和
循環(huán)熱效率的乘積。因此,綜合這兩方面的因素可以尋找合理的滑壓運(yùn)行曲線(xiàn)。
????? 2 調(diào)峰負(fù)荷下最佳滑壓運(yùn)行參數(shù)的確定現(xiàn)代的大型汽輪機(jī)調(diào)峰運(yùn)行大多數(shù)
采取“復(fù)合滑壓運(yùn)行方式”,即在中間負(fù)荷區(qū)域內(nèi),全關(guān)最后1 ~3 個(gè)調(diào)速汽門(mén),
進(jìn)行滑壓運(yùn)行。如何選取在給定負(fù)荷點(diǎn)的最佳滑壓運(yùn)行參數(shù)以獲取最高的效率,
便是值得研究的問(wèn)題。
????? 根據(jù)沙角A 電廠(chǎng)N300-16.7/538/538 型機(jī)組的熱力系統(tǒng)資料和結(jié)構(gòu)參數(shù),
利用機(jī)組變工況理論計(jì)算,得出較寬的主蒸汽壓力范圍內(nèi)的熱耗率,找出給定負(fù)
荷點(diǎn)的最佳滑壓運(yùn)行的主蒸汽壓力。以此為指導(dǎo),在主蒸汽壓力變化較小范圍內(nèi)
選擇三四個(gè)主蒸汽壓力進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。理論計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)果如圖3 、圖4 所示。
圖3 和圖4 分別代表240 MW和180 MW負(fù)荷下滑壓運(yùn)行主蒸汽壓力的優(yōu)化曲線(xiàn)。由
圖可見(jiàn),由于理論計(jì)算和實(shí)際試驗(yàn)時(shí)機(jī)組的邊界條件(如系統(tǒng)疏水泄漏和汽封間
隙)的不同導(dǎo)致了相同主蒸汽壓力下絕對(duì)熱耗率有較大的差值。盡管如此,但是
熱耗率隨主蒸汽壓力變化的趨勢(shì)是相同的,而且在機(jī)組經(jīng)常運(yùn)行的兩個(gè)負(fù)荷點(diǎn),
理論計(jì)算和實(shí)際試驗(yàn)的熱耗率變化曲線(xiàn)其最低點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的主蒸汽壓力基本相同。
對(duì)于240MW 負(fù)荷,當(dāng)主蒸汽壓力滑到15.7MPa 時(shí),機(jī)組熱耗率達(dá)到最??;對(duì)于180MW
負(fù)荷,當(dāng)主蒸汽壓力滑到14.5MPa 時(shí),機(jī)組熱耗率達(dá)到最小。
????? 3 結(jié)論a )從機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性角度,順序閥控制方式較好。但如果在單閥控
制方式下,高負(fù)荷(大于85% )時(shí)采用6 閥,而小于85% 負(fù)荷時(shí)采用4 閥,則其
熱經(jīng)濟(jì)性與順序閥控制相比降低不多,也是可以使用的。建議電廠(chǎng)一般采用順序
閥控制方式運(yùn)行。
????? b )理論計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)果表明,在機(jī)組經(jīng)常運(yùn)行的兩個(gè)低負(fù)荷點(diǎn)均存在最
佳滑壓運(yùn)行參數(shù),且理論計(jì)算和試驗(yàn)的最佳滑壓運(yùn)行主蒸汽壓力基本相同。
????? c )本文計(jì)算以沙角A 廠(chǎng)300 MW的5 號(hào)汽輪機(jī)組為例,所分析的優(yōu)化運(yùn)行
結(jié)果對(duì)同類(lèi)中間再熱大功率汽輪機(jī)組也有參考價(jià)值。
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- 國(guó)家核電技術(shù)公司
- 中國(guó)電力科學(xué)研究院
- 火力發(fā)電分會(huì)(電機(jī)工程學(xué)會(huì))
- 火力發(fā)電分會(huì)(中電聯(lián))
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