2.2 玉环电厂超超临界机组的主要技术参数

锅炉是哈尔滨锅炉厂根据三菱技术支持制造的超超临界变压运行直管水冷 壁直流锅炉.汽轮机为上海汽轮机厂根据西门子技术支持联合设计制造的汽轮 机,型号为 N1000-26.25/600/600,型式为超超临界,一次中间再热,单轴, 四缸四排汽,双背压,凝汽式汽轮机.锅炉,汽轮机的主要技术参数如下:

(1) 锅炉参数.

锅炉最大连续出力:2 952.5 t/h

过热蒸汽压力:27.46 MPa(a)

过热/再热蒸汽温度:605/ 603 ℃ 再热蒸汽出口压力 5.94 MPa(a)

(2) 汽机参数.

最大功率:1 037 MW

主汽阀前压力:26.25 MPa(a)

主汽阀前温度:600 ℃

再热主汽阀进口温度:600 ℃

旁路系统选用了高,低压两级串联旁路系统,高旁容量为 40%BMCR,低旁容 量为 40%BMCR+高旁喷水量,旁路容量考虑 10 %的裕量.旁路阀的主要技术参数如下:

(1) 入口设计压力:高旁阀为 26.25 MPa(a);低旁阀为 5.746 MPa(a).

(2) 入口蒸汽温度:高旁阀为 600 ℃;低旁阀为 600 ℃.

(3) 出口蒸汽压力:高旁阀为 6.393 MPa(a);低旁阀为 0.86 MPa(a).

(4) 出口蒸汽温度:高旁阀为 377.8 ℃;低旁阀为 180 ℃.

2.3 2 种旁路系统方案比较

华电国际邹县电厂四期工程与华能玉环电厂一期工程均为 1 000 MW 等级的 超超临界火力发电机组,汽轮机主汽门及再热汽门前的蒸汽额定参数也均为 25.0 MPa(a)/600℃/600℃,但由于主设备选用了不同的制造厂家,所以设计 的旁路系统功能不一样,故在旁路系统的设置方案上也不相同.

(1) 共同点.2 种旁路系统,都是按照带基本负荷并参与调峰的要求设计, 都能满足改善机组启动特性和缩短机组启动时间的要求,都具有回收工质,减少 噪声的作用.

(2) 不同点.①玉环电厂一期工程的旁路系统为高,低压两级串联旁路, 机组可以进行高中压缸联合启动,也可以进行中压缸启动,邹县四期工程的旁路 系统为高压一级大旁路系统;机组只能进行高压缸启动;

②玉环电厂一期机组具备带厂用电运行和停机不停炉的功能, 邹县电厂四期机组 不具备这 2 种功能;

③玉环电厂一期旁路容量大于邹县电厂四期旁路容量;

④玉环电厂的旁路系统较复杂,控制难度较大,因而无论在近期旁路系统的投资 或远期旁路系统的维护上的费用均要大于邹县电厂四期.

2 家电厂在旁路系统的设置上有较大的区别,但经专家论证,这 2 种旁路系 统均是可行的.

3 超超临界机组汽机旁路系统的设计要求

超超临界机组设置汽机旁路系统的主要作用是改善机组启动特性, 缩短机组 的启动时间,保护再热器,回收工质等.由于超超临界机组单机容量较大,蒸汽参数较高,一般带基本负荷,有时也参与调峰,故在设置旁路系统时需满足机组 的特殊运行方式.

3.1 满足机组快速启动要求

机组的启动方式按带旁路和不带旁路2 种类型可分为: 带旁路的高中压缸联 合启动,中压缸启动和不带旁路的高压缸启动方式.机组启动时间的长短取决于 锅炉达到汽轮机冲转要求的过热蒸汽参数和再热蒸汽参数的时间,而锅炉升温, 升压速度取决于锅炉启动疏水和排汽系统, 通过调整这些系统中的阀门来协调锅 炉蒸汽的温度,压力和流量,设置旁路系统后可以在启动时提高锅炉升温,升压 速度,使锅炉蒸汽参数(温度,压力和流量)维持在合适的水平,还可以在机组冲 转前利用旁路系统对汽缸进行预热, 以缩短机组的启动时间.

高压缸启动的机组, 进汽量由高压调门控制,中压主汽门和中调门处于全开状态不参与调节,旁路系 统必须在汽机冲转前退出运行,旁路系统的作用是提高锅炉升温,升压速度及改 善锅炉燃烧率, 无法实现调节和稳定主蒸汽及再热蒸汽参数.

中压缸启动的机组, 高压主汽门和高压调门全关,由中压调门控制汽机的进汽量和转速,能实现旁路 系统所能具有的各种功能,可改善机组的启动特性,在汽机冲转过程中发挥调节 和稳定蒸汽参数的作用.

选用哪种启动方式,如何配置旁路系统,应通过经济技 术比较后决定,同时还应考虑汽轮机制造厂家的使用业绩.目前,日本日立公司 生产的超超临界 1000 MW 等级的汽轮机一般设置高压一级大旁路,采取高压缸启 动方式;日本三菱公司生产的超超临界 1 000 MW 机组旁路系统采用 30%两级串 联旁路,可选用中压缸启动或高中压缸联合启动等多种启动方式;西门子公司生 产的超超临界 1000 MW 等级的汽轮机设置高,低压两级串联旁路系统,采取高中 压联合启动方式,也有选用高中压缸启动方式而不设置旁路系统的成功案例.

3.2 满足机组特殊运行方式要求

对于经常担当调峰任务的机组来说,启停比较频繁,如果能停机不停炉则会 大大缩短机组的启动时间.这种情况下,旁路系统的容量应以不投油助燃尚能保 证锅炉稳定燃烧的最低出力为依据,以保证机组随时可以启动并网.

对于长期担当基本负荷的机组来说,热态启动次数相对较少,这种情况下,旁路 系统的停机不停炉功能作用不大.目前的超超临界 1000 MW 等级机组一般按基本 载荷进行设计,不需要考虑旁路系统停机不停炉功能.但随着电网容量的增大及汽轮机制造水平的提高,不排除超超临界 600MW 等级机组承担调峰任务的可能 性.

为了保证电网的安全可靠运行及快速故障恢复, 电网有时候选择少数机组具 备带厂用电运行的功能.带厂用电运行工况是一个极恶劣的运行工况,是以牺牲 机组寿命为代价的,且发生概率极少.带厂用电运行工况不单取决于旁路系统的 设计,还取决于锅炉及辅机的可控性,控制和保护系统的正确性和可靠性,汽轮 机的适应性和稳定性等因素.对某一电网而言,只要其中有 1 台或 2 台机组有机 组快速甩负荷(FCB)的功能,就可以在电网解列时,使整个电网快速得到恢复, 而不需要每个电厂都要有这种功能. 超超临界大容量机组要实现带厂用电运行功 能,旁路系统容量设置较大,控制系统复杂,投资较大,且利用率很低,所以一 般不考虑带厂用电运行功能.

3.3 满足控制工程造价的要求

不同的旁路系统,对设备的要求不同,系统的复杂程度也不同,在满足机组 旁路系统功能需要的前提下,应尽可能地简化系统管道及附件配置,选用典型的 有成功业绩的制造厂家,以降低投资,满足控制工程造价的要求.

4 结束语

汽机旁路系统的选型,不但要考虑技术因素,还要考虑经济因素,选型的合 理与否不但影响机组的整体经济性,还影响机组的安全性,故在进行旁路系统选 型时要通过全面的经济技术分析,广泛的调研后决定.超超临界机组作为洁净煤 发电技术之一,代表我国电力建设的发展方向,研究超超临界机组的汽 机旁路系统选型,可以促进超超临界机组建设水平的提高,为安全经济运行超超 临界机组提供技术支持.由于我国在超超临界机组的研发上起步较晚,还没有成 功的业绩,所以还需要进一步探讨机组旁路系统作为机组的重要辅助系统,其配 置的优劣将直接影响机组的安全性和经济性.