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国产300MW机组深度调峰运行的可靠性和经济性研究

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2008/1/16 12:04:59   

 关键词:  可靠性 300MW 300MW机组

  随着改革、开放的良性循环时期到来,在国民经济正常发展的情况下,市场用电结构发生了显著的变化,其对用电需求是:电力和电量都在增长的情况下,用电负荷增长的速度大大高于用电量增长的速度。占全国火电大机组装机容量1/3的国产300MW机组,肩负日益加大的调峰任务。
  以上海电网为例,1997年上海用电量同比增长5.48,1998年为5.18;1997年上海电网用电最高负荷7955MW,比1996年净增648MW,增长8.87,而1998年上海电网用电最高负荷达9018MW,比1997年净增1062MW,增长幅度达13.35,致使用电峰谷差继续拉大,这就要求机组要有相当高的可调性,应能在设计的最高和最低负荷区域内稳定地运行。
  外高桥发电厂所处的上海电网电源结构全为火电。在机组发电之前,上海电网为了调峰,多台125MW机组已实行两班制运行。而这几年来,峰谷差的增长幅度越来越大,从调度的时效性和电厂的操作可行性来看,300MW机组参与电网调峰是形势所迫;但作为按带基本负荷设计的机组,电厂必须在机组的可靠性和经济上加以研究并采取切实可行的措施,才能跟上这种结构性转变的市场需求形势。
1 外高桥发电厂概述
  外高桥发电厂地处上海浦东,一期工程安装4台引进型国产300MW机组。于1995年4月25日至1997年9月19日4台机组先后投入运行。
  1998年全面完成国家计划任务,发电量65.95亿kW.h,超额完成3.1%;供电煤耗完成346g/(kW.h),比上年同期降低3g/(kW.h),节约标准煤1.88万t;人均全员劳动生产率达到了78.86万元。1998年机组的等效可用系数为89.9%、发电负荷率仅为71.7%、机组的120MW低负荷调峰增加1790h(由于1998年4台机组全年投入商业运行,而1997年4号机组至当年9月19日通过168h试运行,所以在1998年机组120MW低负荷调峰总时数增加),为上海电网负荷调度作出贡献;3号机组和2号机组到1998年初分别连续运行了234d和269d,外高桥电厂作为电网里的一个可靠的电源点,其调节负荷的能力已占网内平均日用电峰谷差的1/4。
  从1995年4月25日第1台机组通过168h以来的4a间,外高桥在边基建、边调试、边生产、边还贷的过程中,有一个显著的特点是在参与电网深度调峰的同时兼顾到机组经济性、可靠性的同步提高(见表1)。

表1  4台机组1995~1998年间的运行情况

项  目

1995年

1996年

1997年

1998年

发电量/亿kW.h

14.47

34.31

55.33

65.95

发电负荷率/

88.3

79.5

71.4

71.7

供电煤耗率/g.(kW.h)-1

364

356

349

346

等效可用系数/%

77.6

82.3

89.9

89.9

全员劳动生产率/万元.人-1

25.1

68.1

77.3

78.9

2 调峰对经济性的影响及对策
2.1 调峰对经济性影响
  引进型300MW机组,按制造厂的设计思想,机组运行的第1个20a为定压运行,带基本负荷。而且,所有辅机按MCR出力配套。根据制造厂的设计值计算调峰到120MW出力时,比额定工况热耗上升708kJ/(kW.h)。
  为了定量分析低负荷运行对机组经济性的影响,通过全厂正平衡煤耗96h的连续实测试验,机组在120MW低负荷时其供电煤耗比额定负荷高50g/(kW.h)之多。
  1997年原电力部[安生技(1997)12号文]下达在3号机组进行全面煤耗分析试验,结论见表2。


表2  外高桥电厂3号机组全面煤耗分析

机组出力/MW

厂用电率/

正平衡测试供电煤耗/g.(kW.h)-1

299

4.84

333.4

240

5.47

336.2

182

6.41

353.2

154

7.84

369.0

126

8.39

381.8

  从表2可以看出,引进型300MW机组在低负荷运行时,是随着负荷降低而煤耗逐步上升的,到120MW出力时(加上辅机配套状态的因素)则煤耗高于125MW机组的水平。
  通过运行方式试验,由于调峰,随着发电负荷率降低,其全厂煤耗必将大幅度上升(见图1)。


图1 发电负荷率与煤耗的关系


2.2 改善调峰对经济性影响的对策
2.2.1 保持良好的主机凝汽器真空
  4a中主机真空严密性全年小于0.23kPa/min,达到优良的水平,检修人员消除泄漏,运行人员在机组低负荷时,采用凝汽器半面运行方式清洗凝汽器钛管,同时和检修人员对胶球装置进行了大量的试验和改进工作,收球率已初步达到厂内竞赛考核90%的指标。机组的真空度平均达到95。
2.2.2 稳定的锅炉预热器工况
  分析影响锅炉效率的5项损失,由于燃用煤种的灰份较低,挥发份较高,所以q4一般在0.64以内;而q2要占锅炉总损失的80%左右。为此将预热器的工况作为影响锅炉经济性的重点来考虑,吹灰器的投用、过剩空气量的调节、空气预热器密封控制系统的投用等作为竞赛和月度考核的主要内容,使q2保持在较低水平。
2.2.3 降低汽水损失率
  汽水损失率大,热损失增大,同时也反映了设备管理的水平。近几年来在运行中提高汽水品质和排污效果,对阀门和管道泄漏除了在设备检修中做为重要的工作加以解决外,运行中发生的泄漏点及时消缺,对一些系统不能隔绝漏点部位,如:给水泵出口放水、出口放气、阀门泄漏,检修人员在不停机的情况下带压进行了堵漏,取得了较好的效果。目前补水率一般在1.5左右。
2.2.4 变压运行降低调峰损失
  采用汽轮机组进汽由单阀过度到顺序阀方式,调峰时采用变压运行,在低负荷时小汽轮机用汽减少,再热蒸汽温度提高,新汽节流损失降低,机组年度煤耗降低了0.84g/(kW.h)。
  以机组全年投入商业运行计,按投运顺序,其主燃料跳闸MFT次数是逐台、逐年呈下降趋势的。下面是各机组年度统计的MFT次数。


表3  1995~1998年MFT次数

机 组

1995年

1996年

1997年

1998年

1号机组

21

6

4

3

2号机组

 

15

2

2

3号机组

 

 

1

2

4号机组

 

 

 

2

3 提高机组可靠性是调峰运行的基础
  300MW机组按调度命令低负荷120MW运行时,运行操作的难度高,风险也大,就以机组可靠性管理为重点,使调峰运行得以正常实现。
3.1 注重“自学习”的过程,不蹈复辙
  这里抓住一个“自学习”的过程,前面机组发生过的问题,通过认真的分析和采取切实可行的措施,不在后面机组上重复出现。
  在2号机组大修、3号机组小修停运前,运行和检修专业人员即根据1号机组的运行经验,总结整理出许多2、3号机组需改进的项目,以便在大、小修中加以改进,以及更合理地完善机组的联锁保护系统。对1号机组发生的问题在2号机组上加以改进,在2号机组上发生的问题又在3号机组上加以改进,举一反三,防止重复发生同一类问题。
3.2 “零缺陷”运行,实现长周期运行目标
  外高桥电厂教育职工具有安全生产“末日管理”的忧患意识;而致力于设备可靠性提高的基础是:实现“零缺陷”运行。
  1998年全厂全年消除缺陷6414条,消除缺陷率达99%以上,余下的是只能停机的缺陷。基本上达到了零缺陷运行的目标,使设备健康状态保持在一个较高的水平(见表4)。
表4  机组可靠性指标

机  组

发电设备等效
可用系数/

强迫停用
小时/h

等效强迫停
用率/

1号

90.60

20.92

0.32

2号

95.62

10.86

0.14

3号(有大修)

82.06

 7.73

0.12

4号

89.35

83.67

1.19

表5辅机名称

时间

可用系数%(全国平均/外高桥电厂)

送风机

1997年

91.627/88.440

1998年

91.740/92.897

吸风机

1998年

91.582/88.900

1997年

91.710/92.976

磨煤机

1997年

89.926/86.520

1998年

89.600/92.549

给水泵

1998年

90.879/87.420

1997年

90.790/92.501

高压加热器

1997年

90.472/87.800

1998年

90.920/92.651


  由于加强了对辅机的可靠性管理,收效是明显的。1998年和1997年同期相比,辅机的可用系数分别提高4.076~6.029个百分点,特别对120MW低负荷的全烧煤稳定运行有极大的意义。从整体上提高了设备的可调性,设备可靠性提高,也使设备经济性的提高得以实现。
4 结束语
  大型火电机组以调峰方式运行,是对电网有利而对电厂本身不利的一种调度方式。鉴于电力行业所具有的社会性的特点,做了一些探索。当前,电厂面临厂网分离、竞价上网的机遇与挑战,这就促使电厂需加倍地努力工作。

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