回热系统异常后对火电机组热耗率的影响有多大?

来源:中国电机工程学报 作者:余兴刚,李旭,陈非,李明,谢诞梅

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关键词:火电机组 热耗 超临界

    论文以某超临界620MW机组为研究对象,基于机组热平衡图,通过与高压加热器解列工况设计数据的对比,建立了适合研究加热器异常工况的汽轮机变工况计算模型。采用所建立的变工况计算模型研究了切除加热器汽侧和隔离加热器正常疏水调门对机组热耗率的影响,并根据计算结果对加热器异常情况下回热系统的运行方式提出了优化建议。在此基础上,对高压加热器正常疏水系统的设计提出了改进建议,并计算了改进设计在高加异常工况下的节能效果。


    (来源:中国电机工程学报 作者:余兴刚,李旭,陈非,李明,谢诞梅)


    超临界机组加热器异常时运行优化措施和疏水系统改进建议


    余兴刚,李旭,陈非,李明,谢诞梅


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


    项目背景


    回热加热器是现代火电机组提高运行经济性的重要设备,其运行状况直接影响整个机组的热经济性。在机组实际运行过程中,加热器汽侧或水侧泄漏、抽汽电动门故障、正常疏水调门故障等时有发生,这些故障发生后,加热器需退出运行或隔离正常疏水调门以便进行检修,导致机组回热系统的运行方式偏离了正常工况,严重影响机组的运行经济性。因此,当机组回热发生异常时,采用何种运行方式以及如何提高机组回热系统异常情况下的经济性显得尤为重要。


    论文所解决的问题及意义


    论文以某超临界620MW机组为研究对象,基于机组热平衡图,通过与高压加热器解列工况设计数据的对比,建立了适合研究加热器异常工况的汽轮机变工况计算模型。采用所建立的变工况计算模型研究了切除加热器汽侧和隔离加热器正常疏水调门对机组热耗率的影响,并根据计算结果对加热器异常情况下回热系统的运行方式提出了优化建议。在此基础上,对高压加热器正常疏水系统的设计提出了改进建议,并计算了改进设计在高加异常工况下的节能效果。


    论文重点内容


    1)变工况计算时,当机组运行工况发生变化后,各抽汽口处蒸汽压力可通过以下两个公式计算得到:



    比较了高加解列工况和典型工况的计算值和设计值,结果表明式(2)更适合研究高加异常工况。


    2)基于所构建的变工况计算模型分别研究了THA、75%THA、50%THA工况下,若单个加热器因故被切除后,切除和不切除上级加热器汽侧时机组的热耗率,此外还研究了三台高加和#5低加正常疏水调门因故被隔离 (加热器汽侧仍保持运行)对机组热耗率的影响。以机组热耗率最低为原则,对各加热器发生异常后回热系统的运行方式给出了优化建议;


    3)鉴于计算结果显示高压加热器的异常对机组热耗率的影响较大,提出了增设高压加热器跨级疏水管道的设计改进方案,如图1所示。



    图1优化后高加正常疏水示意图


    在以下情况下可投入跨级疏水管道:


    1)当因故需隔离#1高加正常疏水调门时或因故需切除#2高加汽侧时,可投入#1高加正常疏水至#3高加跨级疏水管道。


    2) 当#2高加正常疏水调门因故需被隔离时或#3高加汽侧因故需被切除时,可投入#2高加正常疏水至除氧器跨级疏水管道。


    分别计算了上述高加异常情况下,若设计有跨级疏水管道并投运后机组的热耗率,计算结果表明增设高加跨级疏水管道后可显著降低上述高加异常工况下机组的热耗率。


    结论


    1)以某超临界620MW机组为研究对象,基于机组热平衡图,建立了适合研究加热器异常工况的变工况计算模型,与高加解列工况和典型工况设计值的比较表明该模型计算结果的精度较高。


    2)基于所建立的变工况计算模型,研究了THA、75%THA和50%THA工况下切除加热器汽侧和隔离加热器正常疏水调门对机组热耗率的影响,结果表明高压加热器的异常对机组热耗率的影响较大。


    3)比较了加热器异常后各种运行方式下机组的热耗率,基于热耗率最低原则对各加热器异常工况下机组回热系统的运行方式提出了优化建议。


    4)提出了高加正常疏水系统的设计改进方案—增设跨级疏水管道,计算结果表明增设高加跨级疏水管道后可显著降低高加异常工况下机组的热耗率。


    引文信息


    余兴刚,李旭,陈非,李明,谢诞梅. 超临界机组加热器异常时运行优化措施和疏水系统改进建议[J].中国电机工程学报,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).


    作者简介


    高效清洁火力发电技术湖南省重点实验室依托国网湖南省电力有限公司电力科学研究院建设,实验室涵盖锅炉、汽机、热控、环保、化学等多个专业,致力于火电机组安全、经济、环保运行先进技术的研究,特别是高效清洁燃烧、智能控制、网源协调发展以及废水处理等技术。借助完善的实验设备和高水平研究人员,近3年来,相继承担和完成省部级以上科研项目5项,包括国家重大科技专项课题3项、国家自然科学基金课题2项、雨花区重点课题1项,以及湖南省电力公司、各发电集团和实验室自筹科技项目20余项。


    余兴刚(1989),男,工学博士,高级工程师,主要从事汽轮机能耗诊断与优化相关研究工作,先后负责多台600MW、1000MW等级火电机组汽轮机的调试工作,并发表SCI/EI/核心等论文多篇。


    谢诞梅(1962),女,武汉大学动力与机械学院动力系教授,博士生导师,长期从事汽轮机的相关研究工作。国家科学技术奖评委、中国动力工程学会国际合作委员会的委员、中国机械工业教育协会“热能与动力工程学科教学委员会”委员、湖北省电机工程学会火电委员会委员;近年来主持国家自然科学基金面上项目两项,发表SCI/EI论文多篇。


    李旭(1980),男,高级工程师,主要从事汽轮机能耗诊断与优化相关研究工作。


    陈非(1979),男,工学博士,高级工程师,主要从事叶轮机械可靠性相关方面的研究工作。


    李明(1973),男,高级工程师,主要从事汽轮机能耗诊断与优化相关研究工作。


    (审核编辑: Doris)