某600MW机组热力性能提升方案的探讨与分析

某600MW机组热力性能提升方案的探讨与分析

刘宏添

大唐华银攸县能源有限公司 湖南 株洲  412307

摘要：随着“节能调度”政策的逐步实施，煤耗高、机组运行经济性差的发电企业所获得的利用小时数必然减少，在优胜劣汰的市场法则的作用下，最终导致高耗能企业关停。发电企业要想在日益激烈的发电市场竞争中保持良好的发展优势，就必须采取有效措施，大幅降低汽轮发电机组的供电煤耗水平，这是历史发展的必然。当前，提高汽轮机相对内效率和相关热力系统优化是效果非常显著的节能降耗手段。通过实施这些手段可以达到燃烧同样多的煤发出更多的电的目的。

关键词：600MW；机组热力；性能提升

1. 热力系统概况

热力系统是火电厂非常重要的一环，其构造非常复杂，由回热系统、再热系统、给水系统和凝结水系统等多个系统以及各种水泵和阀门等构成，各系统之间相互配合、相互合作共同组成这个复杂的系统。其中，回热系统、再热系统的冷热段采用单元制；给水系统为单元制，根据整个系统按照单元分配的规则，各机组配备两台水泵；凝结水系统采用带旁路的中压凝结水精处理系统；汽机旁路系统采用高、低压串连系统；辅助蒸汽系统可以供给两台机组共同使用。

2. 600MW 机组热力性能提升方案的设计

2.1 主机通流改造方案

2.1.1 汽轮机通流改造方案介绍

根据国内调研结果及与制造厂的多次主机改造方案讨论，汽轮机通流升级改造方案主要包括如下内容：（1）高压缸通流及汽轴封改造方案由于高压缸的热力气动设计落后，表现在动叶片和静叶片设计落后，仅采用可控涡叶片，并未根据叶片高度考虑切向速度的差异设计；调节级效率偏低；调节级及压力级阻汽片汽封漏汽量大、高压平衡活塞漏汽量大、高压内缸及蒸汽室中分面漏汽量大。在机组当中，高压缸的设计比较落后，特别是其热力气动设计，存在很大的提升空间，当前而言，其热力气动设计的动叶片和静叶片统一采用可控涡叶片。事实上，从最优化设计角度出发，叶片高度需要考虑切向速度的差异，采用不同的设定。同时存在多个漏气量大的节点，包络调节级和压力级的阻汽片、高压内缸、高压平衡活塞、蒸汽室中分面。所以，根据高压缸当前的现状，针对性分析，主要改造方案如下，如表1所示：

表1：高压缸改造方案一览表

2.2 无电泵启动改造

（1）改造背景及原因：配置两台 50%容量的汽泵组和 1 台 30％容量的电泵组是原 5 号机组的给水系统设计，正常运行时两台汽动给水泵运行，而电泵则作为备用。在5 号机组的启停阶段，原来的设计方式是使用电泵系统满足锅炉上水、点火、汽机冲转时的水量需要，在 5 号机组所带负荷接近 30%（即 180MW）时，开始并入第一台给水泵汽轮机运行。机组启动期间锅炉上水方式单一，极易发生因电泵组滤网堵塞或其他设备故障造成机组启动程序终止、被迫锅炉灭火；电泵组调节经济性较差，每次机组启动 消耗大量厂用电，尤其大小修期间，使用电泵组甚至超过 7 天，消耗大量厂用电（电动泵电机 6300KW）。

（2）拟改造方案为：

在两台汽泵中选择一组汽泵进行改造，泵组本体不变，在泵的出口电动门阀旁边加装一组旁路，由调阀、逆止阀和电动阀组成[23-25]。机组启动时，小机用辅助蒸汽驱动运行，转速稳定维持在 3100rpm，用新加装的旁路调阀调节汽包水位。进而达到仅启用汽动给水泵就能实现汽轮机组的启动和停运，电动给水泵组则在机组启动过程中始终处于备用状态。

2.3其它系统改造

首先，真空泵系统改造。由于真空泵系统降温方 式单一，在夏季时的降温效果无法满足凝汽器的工作，因此，针对真空泵液补水冷却进行改造优化，增加一台冷却器保障真空泵系统的有效运行。其次，凝结水泵变频器及冷却水系统改造，接闭式水去凝泵变频器的换热器进行冷却。再次，低温省煤器水侧管道改造。增加低温省煤器系统，提高机组的热效率，因温度范围适宜的冷凝水将用于回收烟气余热，降低烟气温度，确保达到设计要求。

3 性能试验结果分析

试验以《汽轮机性能试验规程》ASME PTC6-2004 标准进行，此标准是由美国协会给出的，全面明确了试验要求与测试点位，主要测试汽轮机在 THA 工况下的高、中、低压缸效率及热耗率，同时测量出汽轮机 70%THA 工况下的热耗率，并与设计值进行对比和分析。通过对热力系统的流量、温度、压力、电功率以及水位进行测试，并对试验中蒸汽温度、低压缸排汽压力等影响较大重要测点采用多重测量，确保试验数值的准确性[4]。 本实验的方法步骤如下：首先，严格执行热力系统隔离，最后检查验证；为使每台加热器的水位保持在正常水平，系统必须不断供水，将除氧器水箱和热水井中的水位调整到较高值，然后再停止；试验过程中，水位应稳定变化。其次，操作者必须根据各试验工况的限值，有效的进行机组参数的调控与管理，确保回热系统的正常运行；在调整各阀位时，保障试验过程中阀位不会出现变化。最后，实验过程中对数据进行有效的记录，一方面通过系统自动记录，另一方面通过人工手动记录，在记录时确保设备运行时间大于30 min，之后再进行数据的采集。高、中压气缸根据测得的参数确定其效率。低压缸由通过整个汽轮机的能量平衡，进而得出低压缸排汽、进汽参数来计算。

结束语：

600MW火电机组热力性能试验不仅可对机组运行情况进行监督和分析，还可对机组设备改进或大修 效果作出评价 ，更重要 的是可获得微增热耗率或微增汽耗率 ，以此从小到大的顺序来优化机组分 配负荷。通过对热力试验数据分析 ，为检修 、运行人员有针对性解决影响机组热经济性问题的提供 可靠资料。

参考文献

[1] 蒋晓隆.基于模块迭代的火电厂热力系统建模研究[J].上海节能，2020（11）：1 294-1 299.

[2] 戴鑫辉.浅议火电厂汽轮机组节能降耗措施[J].内蒙古煤炭经济，2020（3）：177.

[3] 王金昌.火电厂汽机热力系统运行优化探析[J].技术与市场，2019，26 （11）：144；146.