亞臨界600MW火電機組汽輪機運行現(xiàn)狀及優(yōu)化研究

任仕成 大唐貴州發(fā)耳發(fā)電有限公司

1. 引言

隨著我國社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，各行各業(yè)的用電數(shù)量急劇增長。目前,我國的發(fā)電機組也正在朝著多元化、節(jié)能化、高效化的方向發(fā)展。水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電以及核能發(fā)電的技術(shù)水平有了明顯提高，對一些可再生能源的利用也取得了一定的進展，有效彌補了人們急劇增長的用電需求。但是，目前火力發(fā)電仍然是電力供應(yīng)的主要方式。

2. 亞臨界600MW火電機組汽輪機運行現(xiàn)狀

（一）汽輪機節(jié)能優(yōu)化問題

通常情況下，亞臨界600MW火電機組汽輪機的運行方式主要為滑壓運行和定壓運行兩種。在定壓運行模式下，汽輪機系統(tǒng)存在很大的節(jié)能問題，節(jié)流損失現(xiàn)象嚴(yán)重。當(dāng)汽輪機為滑壓運行模式時，為了有效進行負荷調(diào)整需要使用到鍋爐機組，這樣就必須通過電網(wǎng)來提供足夠的快速負荷，但是就目前的電網(wǎng)建設(shè)而言，很難滿足快速負荷的要求。所以，一些企業(yè)選擇采用符合變壓運行的方式，即是指定壓--滑壓--定壓的運行方式，具體來講就是在需要低負荷和高負荷的過程實施定壓運行，需要中等程度的負荷則實施滑壓運行，但目前滑壓運行耗損較多，運行效率較差，也不具備較高的經(jīng)濟性能。

（二）FCB功能優(yōu)化問題

當(dāng)亞臨界600MW火電機組發(fā)生輸電故障或者是電網(wǎng)崩潰現(xiàn)象時，必定會引起機組主變出口斷路跳閘的問題，從而導(dǎo)致了發(fā)電機跳機或者鍋爐熄火的后果，而FCB的功能就是為了實現(xiàn)機組能采用孤島方式運行，當(dāng)故障被有效解決時，就能在短時間內(nèi)回復(fù)對用戶的供電，從而帶動起電網(wǎng)機組能夠重新啟動，由此可見，F(xiàn)CB有利于迅速恢復(fù)電網(wǎng)供電。但是由于社會的高速發(fā)展使得用電需求也急劇增長，不得不增大電網(wǎng)容量，同時對電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性也提出了更高層次的要求?，F(xiàn)階段，部分具有FCB功能的機制出現(xiàn)了不能充分發(fā)揮功能、安全可靠程度不高、系統(tǒng)穩(wěn)定性下降等一些問題，需要對該系統(tǒng)進行進一步優(yōu)化。

（三）抽真空系統(tǒng)控制優(yōu)化問題

針對雙背壓凝汽器而言，由于循環(huán)水會先后流經(jīng)兩個凝汽器，但是循環(huán)水的進水溫度會有很大的差異，因而形成了高壓凝汽器、低壓凝汽器之間的壓力差。在對亞臨界600MW火電機組進行試驗期間，觀察到亞臨界火電機組處于額定負荷出現(xiàn)的問題比較多。進一步測試的數(shù)據(jù)也表明，低壓凝汽器可能會發(fā)生“壓力倒掛”的異常情況，反而比高壓凝汽器還高，這與最初在亞臨界600MW火電機組上使用雙背壓凝汽器的工作原理是互相違背的。

3. 亞臨界600MW火電機組汽輪機性能優(yōu)化

（一）研究經(jīng)濟滑壓曲線運行方法

汽輪機不合理的定壓--滑壓--定壓運行曲線導(dǎo)致運行過程存在很大的安全隱患，同時又因為具有較高的熱能消耗，無法實現(xiàn)汽輪機的節(jié)能，所以在確保運行安全的基礎(chǔ)上要對定壓--滑壓--定壓運行曲線作出修正，進而最終實現(xiàn)節(jié)能優(yōu)化。這個修正過程離不開反復(fù)的優(yōu)化試驗，優(yōu)化試驗需要在汽輪機官道上和設(shè)備上安全數(shù)據(jù)監(jiān)測設(shè)備，通過采集裝置進行數(shù)據(jù)采集，在優(yōu)化試驗過程中需要采用不同的方法來實施汽輪機熱耗技術(shù)，要力求選擇出較小熱耗值對應(yīng)的汽閥控制方法，并在此基礎(chǔ)上進一步展開機組負荷與壓力的關(guān)系計算，從而確定出最優(yōu)的運行曲線。

（二）完善綜合FCB功能的可行性分析系統(tǒng)

完善FCB功能應(yīng)該從發(fā)電機組設(shè)計、發(fā)電設(shè)備選取、系統(tǒng)安裝調(diào)試等方面著手進行，鍋爐有著高效能燃燒的特性，汽輪機能在低負荷環(huán)境下穩(wěn)定運行，電氣系統(tǒng)能根據(jù)實際情況快速準(zhǔn)確地切換用電。所以為了優(yōu)化FCB功能，具體需要解決汽輪機的實際轉(zhuǎn)速控制、鍋爐燃燒效能控制、汽輪機的壓力控制、汽包水位控制、發(fā)電機的整體系統(tǒng)控制這五個方面，可以借鑒國外的成功案例，更好的實現(xiàn)FCB功能，從而確保600MW可以發(fā)揮出更大的作用。

（三）開啟大氣噴射器

由于亞臨界600MW火電機組的真空泵中大部分配備有大氣噴射器，所以在運行現(xiàn)場開展了投運大氣噴射器的試驗。試驗期間高壓凝汽器和低壓凝汽器會發(fā)生明顯的壓力變化，在開啟低壓側(cè)的大氣噴射器后，低壓凝汽器的壓力大約下降了一點八千帕，接著開啟了高壓側(cè)真空泵高壓凝汽器的壓力大約下降了零點八千帕。由此表明了投運大氣噴射器可以迅速提高真空泵的抽吸真空能力，同時也解決了高壓凝汽器和低壓凝汽器之間存在的“壓力倒掛”問題、另外，如果真空泵抽吸真空不足的問題時有發(fā)生，則應(yīng)該選用一臺水環(huán)式真空泵對大氣噴射器進行進一步改裝。設(shè)備改裝完成之后，應(yīng)該在夏季和冬季分別進行大氣噴射器投運試驗。當(dāng)亞臨界600MW火電機組在夏季投入運行真空泵，使凝汽器壓力降低的程度并不明顯，而在冬季，凝汽器壓力可以降低零點三四千帕，說明在冬季投運大氣噴射器的效果更加明顯。

4. 結(jié)語

總之，我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展和用電需求的逐漸增大，也使火力發(fā)電呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的趨勢，為了實現(xiàn)更高電量的轉(zhuǎn)化效率，對于亞臨界600MW火電機組，目前還是存在著一定的運行問題，所以我國相關(guān)人員仍然應(yīng)該致力于研究亞臨界600MW 火電機組的能耗和運行問題，從而為我國亞臨界火電機組的進一步應(yīng)用提供強有力的理論基礎(chǔ)。