600MW汽轮机配汽方式的优化_图文

2007 年东汽 600MW 机组技术经验交流会(资料四)

汽轮机配汽方式 配汽方式的优化 600MW 汽轮机配汽方式的优化
东汽产品开发处 陈显辉 李曦滨

1、 前言 、 从 2005 年开始,我国 600MW 汽轮机订单已跃居世界首位。可以预料今后很长的一段 时间内,此档容量机组将成为我国电站新装机组中的第一主力机组。 因此,对其性能的任何 改进都意义重大。 东方汽轮机有限公司从上世纪 90 年代初期就从日立公司分批引进了 600MW 汽轮机相 关技术。至今已拥有亚临界、超临界和超超临界三种参数,湿冷、空冷,纯发电、热电联 供等种类较全的系列机组。所有系列机组按日立原设计都采用四阀结构、两阀方式全电调 控制的复合滑压配汽方式。既可以在启动和低负荷阶段按节流配汽方式运行,也可以在额 定负荷下按喷嘴配汽方式运行,属目前世界上流行的先进配汽方式。 。 若考虑到 600MW 汽轮机在我国电网中需要参与调峰,平均负荷约为 400MW~500MW 的 实际运行情况。两阀方式节流损失较大,有必要在充分消化日立原设计,进行优化改进设 计,以提高其运行经济性。

2、引进型 600MW 配汽方式原设计情况 、 东方引进型 600MW 汽轮机高压调节阀配汽方式不同于以前传统的机械凸轮配汽方式。 虽然在结构上属于全电调阀门管理系统,即一阀配一个油动机,但开启顺序是固定的,即 一定的负荷指令与各调节阀阀杆升程是一一对应的。日立公司提供的亚临界和超临界 600MW 机组配汽曲线。曲线 1 即为该种配汽方式典型的曲线(其中 EL 为阀门开度指令) 。 具体地讲,在启动和较低负荷时,汽轮机采用节流调节,此时四个调节阀同时开启, 接带一定负荷后,关小、关闭部分阀门,转为喷嘴调节。这样做的目的是在启动和低负荷 阶段汽轮机全周进汽, 加热均匀﹑热应力较小﹑避免汽轮机受到较大的热冲击和部分进汽 的不稳定,而在额定负荷时保持喷嘴调节的优点,阀门节流损失小,具有较好的经济性。 从汽轮机的阀门开启顺序来看,这种设计,使汽轮机基本上按“两个阀组”的形式运行, 对带基本负荷的机组设计是合理的,如果考虑到机组长期调峰运行,这种方式是否最好, 还值得我们认真研究。因为在较大的部分负荷范围内,三个调节阀如果均存在较大的节流 损失,其经济性肯定不如两个阀门存在较小节流的情况。对超临界和超超临界的 600MW 机

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组更是如此。

曲 线 1东 方 引 进 型 600MW汽 轮 机 典 型 的 配 汽 曲 线

配汽方式的优化 3、引进型 600MW 配汽方式的优化 近年来,大多数已投运的 600MW 汽轮机常年运行在 400MW~500MW 负荷区间,新建机 组也提出了参与调峰的要求。由于原设计的阀门开启顺序是固化的,原设计的复合配汽的 方式造成阀门的节流损失大,机组在部分负荷运行时的经济性问题日益突出。目前已有多 个电厂对复合配汽方式有提出进行优化的要求。 由于 600MW 汽轮机的高压调节阀采用了独 立油动机的驱动方式,也为优化阀门的开启顺序创造了条件。 在优化设计中,在考虑得到优化阀门开启顺序得到的收益同时,还要考虑到汽轮机部 件(调节级动叶)的强度许用情况,根据现有的设计情况,调节级允许的最小部分进汽的

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工况为两阀进汽的工况。 考虑这些综合因素的影响, 我们通过多个方案的比较提出了 600MW 机组的优化阀门配汽方式。主要体现在以下两个方面: a、 高压调节阀在顺序阀运行时,由原来的“两阀组”运行改为“三阀组”运行方式, 在部分负荷时,调节级的效率明显提高,从而可以改善在部分负荷时的经济性,满足汽轮 机参与调峰的需要。 b、 高压调节阀具有单阀节流运行的功能,在启动等特殊需要的工况时,也能满足机 组运行的需要。并能实现这两种方式的“无扰”切换。 上述的优化设计完全可以代替原设计,并且原则上不需要进行本体设备和硬件的改 造。只需在汽轮机的控制系统中对原来的阀门曲线的逻辑指令进行升级。如果用户需要保 留原有的复合配汽方式作为备用也是可以的。 以亚临界 600MW 机组为例,曲线 2 为优化后的阀门开启曲线,曲线 3 为采用优化后的 阀门开启顺序和日立原设计的复合配汽设计调节级的效率变化趋势。 曲线 4 为优化后阀门 开启顺序和日立原设计的复合配汽设计的主汽流量随负荷指令的变化趋势。 可以看到采用 优化后的阀门曲线,流量和负荷指令的变化关系和原设计一样具有平缓的线性变化关系, 不会影响机组的调节品质。但对机组在部分负荷运行时的经济性将带来明显的改善。 以 450MW 的负荷为例,经计算,在定压运行时机组由于调节级效率提高(约 5.5%) 和高压阀门的节流压损减小,机组热耗将改善 0.37%,供电煤耗下降约 1.16g/kw.h, 每

年节省标准煤约 4.57272 万吨;在滑压运行时机组由于调节级效率提高(约 2.5%)和高 压阀门的节流压损减小,机组热耗将改善 0.15%,供电煤耗下降约 0.45g/kw.h, 每年节省 标准煤约 1.7739 万吨。可为电厂带来较为可观的收益。

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阀 门 相 对 升 程 H/Dc 0.30

0.25

0.20

HPGV1 HPGV4

0.15 HPGV2 0.10

0.05 HPGV3

0.00 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 流量百分数 %

曲线 2 优化后的阀门开启曲线
调 节 级 效 率 %

80

70

60

50

40 优 化 后 顺 序 阀 配 汽 30 复 合 配 汽 20

10

0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 t/h 主 汽 流 量

曲线 3 优化后的顺序阀开启和原复合配汽设计调节级的效率变化趋势线

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主 汽 流 量 t/h 2200 2000 1800 1600 1400
优化后顺序阀配汽

1200 1000
复合配汽

800 600 400 200 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 EL % 100

曲线 4 优化后的顺序阀配汽和原复合配汽设计主汽流量变化趋势线 4、结论 通过历时几年系统地对东方引进型 600MW 配汽方式的深入研究, 考虑到目前 600MW 汽 轮机在我国电网中需要参与调峰的要求,我公司找到了原配汽方式在设计上的不足之处, 提出了优化完善的方案,使机组在只修改控制软件前提下,显著提高我公司 600MW 汽轮机 在部分负荷下机组的运行经济性。

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