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北极星电力网技术频道 作者:佚名 2008/1/23 19:52:53
摘 要：某些设计为带基本负荷的大型汽轮发电机组被要求参与电网调峰，因此，分析机组在变工况下运行的经济性尤为重要。以沙角A电厂300MW机组为研究对象，分析其在调峰负荷下顺序阀控制与单阀控制的经济性和滑压运行的经济性。经分析计算，顺序阀控制方式较单阀控制方式的热耗率要低。最后，确定了机组在给定负荷下最佳滑压运行的主蒸汽压力，理论计算和试验结果表明，最佳滑压运行主蒸汽压力基本相同。
前几年，电网峰谷差较大，某些设计为带基本负荷的大型汽轮发电机组被要求参与电网调峰。随着厂网分开、竞价上网的实施，火电厂越来越重视其发电成本，特别是大功率机组调峰运行工况下的经济性。本文以目前电网的主力运行机组——国产引进型300MW机组为研究对象，分析其在典型调峰运行工况下的经济性及进行机组变工况的理论计算，优化运行方式和蒸汽初参数，并在此基础上进行试验验证。
1调峰机组滑压运行的经济性分析
1.1机组运行的负荷特征
根据我们的调查，在前几年广东炎热的夏季，电网一般要求大功率汽轮发电机组上午在满负荷下运行，中午调至额定出力的70～80，下午又恢复至满负荷运行。在夜间，则视机组的调峰能力而定，一般将机组负荷调至额定出力的50～70。也就是说，在24h内，这些机组只在两三个负荷点上运行。满负荷时机组按其设计的方式和参数运行，低负荷时，机组将滑压运行。因此分析这些机组滑压运行的经济性仅需要在一两个调峰负荷点上进行研究即可。
1.2顺序阀控制与单阀控制的比较
尽管现在大多数大型汽轮机具有全电调调门控制系统，但由于运行习惯或控制方便等原因，许多时候电站运行操作人员将汽轮机调节汽阀选为单阀的控制方式。单阀控制属于节流配汽方式，相对于顺序阀控制（喷嘴配汽）来说，会带来一定的经济损失。
本文采用大功率中间再热汽轮机组热力性能和气动性能计算程序软件包进行机组单阀和顺序阀控制方式下的变工况计算，计算结果见图1。
由图1可知，顺序阀控制的热耗率最低，在单阀控制中4阀运行的热耗率比5阀或6阀运行的热耗率要低。在滑压运行时，顺序阀控制与单阀控制中4阀运行的差别不大，但4阀运行时可流过的蒸汽量受限制，因而发出的最大功率受限制，达不到额定功率。我们在多个电厂进行热力性能试验时发现，如果采用单阀控制，运行人员一般将机组所有的调速汽门都参与负荷控制，这时机组在中间负荷范围内运行，单阀控制比顺序阀控制的热耗率更高。
以沙角A电厂的300MW机组为例进行研究。图2是在该机组上进行的240MW负荷的试验，在相同的主蒸汽参数下，单阀控制比顺序阀控制的热耗率高60.7kJ/kWh。此时6个调速汽门的开度均为23.6左右。
1.3机组滑压运行的热经济性理论分析
以热力循环的理论对机组在低负荷滑压运行进行分析：一方面由于进汽阀的节流损失降低，高压缸的效率增加，高压缸排汽温度升高使机组更容易达到其设计的再热蒸汽温度，机组的汽动给水泵耗功因其出口压力的降低而降低，导致拖动给水泵的小汽轮机少耗汽，从而带来经济性提高；另一方面由于汽轮机高压缸的焓降减少，循环热效率要减小，而机组的绝对内效率就是相对内效率和循环热效率的乘积。因此，综合这两方面的因素可以寻找合理的滑压运行曲线。
2调峰负荷下最佳滑压运行参数的确定
现代的大型汽轮机调峰运行大多数采取“复合滑压运行方式”，即在中间负荷区域内，全关最后1～3个调速汽门，进行滑压运行。如何选取在给定负荷点的最佳滑压运行参数以获取最高的效率，便是值得研究的问题。
根据沙角A电厂N300-16.7/538/538型机组的热力系统资料和结构参数，利用机组变工况理论计算，得出较宽的主蒸汽压力范围内的热耗率，找出给定负荷点的最佳滑压运行的主蒸汽压力。以此为指导，在主蒸汽压力变化较小范围内选择三四个主蒸汽压力进行试验验证。理论计算和试验结果如图3、图4所示。图3和图4分别代表240MW和180MW负荷下滑压运行主蒸汽压力的优化曲线。由图可见，由于理论计算和实际试验时机组的边界条件（如系统疏水泄漏和汽封间隙）的不同导致了相同主蒸汽压力下绝对热耗率有较大的差值。尽管如此，但是热耗率随主蒸汽压力变化的趋势是相同的，而且在机组经常运行的两个负荷点，理论计算和实际试验的热耗率变化曲线其最低点所对应的主蒸汽压力基本相同。对于240MW负荷，当主蒸汽压力滑到15.7MPa时，机组热耗率达到最小；对于180MW负荷，当主蒸汽压力滑到14.5MPa时，机组热耗率达到最小。
3结论
a)从机组热经济性角度，顺序阀控制方式较好。但如果在单阀控制方式下，高负荷（大于85）时采用6阀，而小于85负荷时采用4阀，则其热经济性与顺序阀控制相比降低不多，也是可以使用的。建议电厂一般采用顺序阀控制方式运行。
b)理论计算和试验结果表明，在机组经常运行的两个低负荷点均存在最佳滑压运行参数，且理论计算和试验的最佳滑压运行主蒸汽压力基本相同。
c)本文计算以沙角A厂300MW的5号汽轮机组为例，所分析的优化运行结果对同类中间再热大功率汽轮机组也有参考价值。
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