回熱系統(tǒng)異常后對火電機組熱耗率的影響有多大？

論文以某超臨界620MW機組為研究對象，基于機組熱平衡圖，通過與高壓加熱器解列工況設(shè)計數(shù)據(jù)的對比，建立了適合研究加熱器異常工況的汽輪機變工況計算模型。采用所建立的變工況計算模型研究了切除加熱器汽側(cè)和隔離加熱器正常疏水調(diào)門對機組熱耗率的影響，并根據(jù)計算結(jié)果對加熱器異常情況下回熱系統(tǒng)的運行方式提出了優(yōu)化建議。在此基礎(chǔ)上，對高壓加熱器正常疏水系統(tǒng)的設(shè)計提出了改進建議，并計算了改進設(shè)計在高加異常工況下的節(jié)能效果。

（來源：中國電機工程學報 作者：余興剛,李旭,陳非,李明,謝誕梅）

超臨界機組加熱器異常時運行優(yōu)化措施和疏水系統(tǒng)改進建議

余興剛,李旭,陳非,李明,謝誕梅

DOI:10.13334/j.0258-8013.pcsee.190239

項目背景

回熱加熱器是現(xiàn)代火電機組提高運行經(jīng)濟性的重要設(shè)備，其運行狀況直接影響整個機組的熱經(jīng)濟性。在機組實際運行過程中，加熱器汽側(cè)或水側(cè)泄漏、抽汽電動門故障、正常疏水調(diào)門故障等時有發(fā)生，這些故障發(fā)生后，加熱器需退出運行或隔離正常疏水調(diào)門以便進行檢修，導致機組回熱系統(tǒng)的運行方式偏離了正常工況，嚴重影響機組的運行經(jīng)濟性。因此，當機組回熱發(fā)生異常時，采用何種運行方式以及如何提高機組回熱系統(tǒng)異常情況下的經(jīng)濟性顯得尤為重要。

論文所解決的問題及意義

論文以某超臨界620MW機組為研究對象，基于機組熱平衡圖，通過與高壓加熱器解列工況設(shè)計數(shù)據(jù)的對比，建立了適合研究加熱器異常工況的汽輪機變工況計算模型。采用所建立的變工況計算模型研究了切除加熱器汽側(cè)和隔離加熱器正常疏水調(diào)門對機組熱耗率的影響，并根據(jù)計算結(jié)果對加熱器異常情況下回熱系統(tǒng)的運行方式提出了優(yōu)化建議。在此基礎(chǔ)上，對高壓加熱器正常疏水系統(tǒng)的設(shè)計提出了改進建議，并計算了改進設(shè)計在高加異常工況下的節(jié)能效果。

論文重點內(nèi)容

1）變工況計算時，當機組運行工況發(fā)生變化后，各抽汽口處蒸汽壓力可通過以下兩個公式計算得到：

比較了高加解列工況和典型工況的計算值和設(shè)計值，結(jié)果表明式(2)更適合研究高加異常工況。

2）基于所構(gòu)建的變工況計算模型分別研究了THA、75%THA、50%THA工況下，若單個加熱器因故被切除后，切除和不切除上級加熱器汽側(cè)時機組的熱耗率，此外還研究了三臺高加和#5低加正常疏水調(diào)門因故被隔離 (加熱器汽側(cè)仍保持運行)對機組熱耗率的影響。以機組熱耗率最低為原則，對各加熱器發(fā)生異常后回熱系統(tǒng)的運行方式給出了優(yōu)化建議；

3）鑒于計算結(jié)果顯示高壓加熱器的異常對機組熱耗率的影響較大，提出了增設(shè)高壓加熱器跨級疏水管道的設(shè)計改進方案，如圖1所示。

圖1優(yōu)化后高加正常疏水示意圖

在以下情況下可投入跨級疏水管道：

1）當因故需隔離#1高加正常疏水調(diào)門時或因故需切除#2高加汽側(cè)時，可投入#1高加正常疏水至#3高加跨級疏水管道。

2） 當#2高加正常疏水調(diào)門因故需被隔離時或#3高加汽側(cè)因故需被切除時，可投入#2高加正常疏水至除氧器跨級疏水管道。

分別計算了上述高加異常情況下，若設(shè)計有跨級疏水管道并投運后機組的熱耗率，計算結(jié)果表明增設(shè)高加跨級疏水管道后可顯著降低上述高加異常工況下機組的熱耗率。

結(jié)論

1）以某超臨界620MW機組為研究對象，基于機組熱平衡圖，建立了適合研究加熱器異常工況的變工況計算模型，與高加解列工況和典型工況設(shè)計值的比較表明該模型計算結(jié)果的精度較高。

2）基于所建立的變工況計算模型，研究了THA、75%THA和50%THA工況下切除加熱器汽側(cè)和隔離加熱器正常疏水調(diào)門對機組熱耗率的影響，結(jié)果表明高壓加熱器的異常對機組熱耗率的影響較大。

3）比較了加熱器異常后各種運行方式下機組的熱耗率，基于熱耗率最低原則對各加熱器異常工況下機組回熱系統(tǒng)的運行方式提出了優(yōu)化建議。

4）提出了高加正常疏水系統(tǒng)的設(shè)計改進方案―增設(shè)跨級疏水管道，計算結(jié)果表明增設(shè)高加跨級疏水管道后可顯著降低高加異常工況下機組的熱耗率。

引文信息

余興剛,李旭,陳非,李明,謝誕梅. 超臨界機組加熱器異常時運行優(yōu)化措施和疏水系統(tǒng)改進建議[J].中國電機工程學報,2019,39(22)：6648-6655.

Yu Xinggang,Li Xu,Chen Fei,Li Ming,Xie Danmei.Optimization of Operation and Draining System for a Supercritical Unit Under the Abnormal Condition of Heaters[J].Proceedings of the CSEE, 2019,39(22)：6648-6655(in Chinese).

作者簡介

高效清潔火力發(fā)電技術(shù)湖南省重點實驗室依托國網(wǎng)湖南省電力有限公司電力科學研究院建設(shè)，實驗室涵蓋鍋爐、汽機、熱控、環(huán)保、化學等多個專業(yè)，致力于火電機組安全、經(jīng)濟、環(huán)保運行先進技術(shù)的研究，特別是高效清潔燃燒、智能控制、網(wǎng)源協(xié)調(diào)發(fā)展以及廢水處理等技術(shù)。借助完善的實驗設(shè)備和高水平研究人員，近3年來，相繼承擔和完成省部級以上科研項目5項，包括國家重大科技專項課題3項、國家自然科學基金課題2項、雨花區(qū)重點課題1項，以及湖南省電力公司、各發(fā)電集團和實驗室自籌科技項目20余項。

余興剛(1989)，男，工學博士，高級工程師，主要從事汽輪機能耗診斷與優(yōu)化相關(guān)研究工作，先后負責多臺600MW、1000MW等級火電機組汽輪機的調(diào)試工作，并發(fā)表SCI/EI/核心等論文多篇。

謝誕梅(1962)，女，武漢大學動力與機械學院動力系教授，博士生導師，長期從事汽輪機的相關(guān)研究工作。國家科學技術(shù)獎評委、中國動力工程學會國際合作委員會的委員、中國機械工業(yè)教育協(xié)會“熱能與動力工程學科教學委員會”委員、湖北省電機工程學會火電委員會委員；近年來主持國家自然科學基金面上項目兩項，發(fā)表SCI/EI論文多篇。

李旭(1980),男，高級工程師，主要從事汽輪機能耗診斷與優(yōu)化相關(guān)研究工作。

陳非(1979),男，工學博士，高級工程師，主要從事葉輪機械可靠性相關(guān)方面的研究工作。

李明(1973)，男，高級工程師，主要從事汽輪機能耗診斷與優(yōu)化相關(guān)研究工作。