徐江，趙志發(fā)，李軍

(國(guó)家能源集團(tuán)泰州發(fā)電有限公司，泰州 江蘇 225327)

0 引言

近年來(lái)，隨著光伏、風(fēng)電等新能源發(fā)電設(shè)備裝機(jī)容量的不斷增大，火電機(jī)組的負(fù)荷率明顯下降，提高機(jī)組在非額定工況下的經(jīng)濟(jì)性已成為一個(gè)重要課題。而給水溫度直接影響熱力循環(huán)的平均吸熱溫度，進(jìn)而影響循環(huán)熱效率，是表征回?zé)嵫h(huán)熱經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)。常規(guī)大型火電機(jī)組部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，給水溫度下降會(huì)導(dǎo)致機(jī)組循環(huán)熱效率變低、機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性變差，因此提高部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的給水溫度是提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的重要手段[1]。本文通過(guò)全開(kāi)#1高壓加熱器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)高加)抽汽調(diào)節(jié)閥及其旁路電動(dòng)閥，提高了給水溫度和機(jī)組運(yùn)行的熱經(jīng)濟(jì)性。

1 設(shè)備簡(jiǎn)介

某電廠1 000 MW二次再熱機(jī)組采用超超臨界、二次中間再熱、五缸四排汽、單背壓、反動(dòng)式汽輪機(jī)。機(jī)組采用十級(jí)抽汽，一、二、三、四級(jí)抽汽分別向#1，#2，#3，#4高加供汽，五級(jí)抽汽供汽至除氧器和給水泵汽輪機(jī)，六、七、八、九、十級(jí)抽汽分別向#6，#7，#8，#9，#10低壓加熱器供汽。其中#1高加抽汽取至超高壓缸排汽，抽汽管道上設(shè)置抽汽調(diào)節(jié)閥和旁路電動(dòng)閥。

鍋爐為SG-2710/33.03-M7050型、二次再熱超超臨界變壓運(yùn)行螺旋管圈塔式直流爐，單爐膛布置、四角切向燃燒、擺動(dòng)噴嘴調(diào)溫、平衡通風(fēng)、采用固態(tài)排渣。省煤器受熱面位于鍋爐上部第一煙道出口處，前煙道和后煙道各布置一部分，兩者并聯(lián)。水流方向?yàn)閺纳舷蛳?，故省煤器進(jìn)口集箱布置在鍋爐上部煙道出口處，出口集箱布置在一次低溫再熱器和二次低溫再熱器的出口煙道上部。在鍋爐最大連續(xù)蒸發(fā)量(BMCR)工況下，省煤器設(shè)計(jì)出口溫度為353 ℃。

2 旁路電動(dòng)閥全關(guān)狀態(tài)下的運(yùn)行工況分析

#1高加抽汽調(diào)節(jié)閥開(kāi)度可控制給水溫度，當(dāng)調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)故障時(shí)，可開(kāi)啟旁路電動(dòng)閥并將調(diào)節(jié)閥隔離后進(jìn)行檢修。在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，#1高加抽汽調(diào)節(jié)閥全開(kāi)，旁路電動(dòng)閥保持全關(guān)狀態(tài)。這種運(yùn)行方式下，給水溫度隨負(fù)荷變化趨勢(shì)如圖1所示，省煤器進(jìn)/出口過(guò)冷度變化如圖2所示。

圖1 給水溫度隨負(fù)荷變化趨勢(shì)Fig.1 Feedwater temperature changing with load

圖2 省煤器進(jìn)/出口過(guò)冷度變化Fig.2 Change of supercooling degree at economizer inlet/outlet

由圖1—2可以看出，機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)給水溫度隨負(fù)荷升高而升高，省煤器進(jìn)/出口過(guò)冷度隨著負(fù)荷升高而逐漸降低，省煤器和水冷壁的安全裕量都較大。

3 提高給水溫度對(duì)鍋爐安全性的影響

從鍋爐設(shè)計(jì)及運(yùn)行安全角度看，鍋爐出口過(guò)熱蒸汽壓力為33.3 MPa的二次再熱超超臨界機(jī)組可以接受的最高給水溫度約為330 ℃[2]。

雖然提高給水溫度會(huì)使工質(zhì)蒸發(fā)段提前，可能導(dǎo)致省煤器工質(zhì)汽化和水冷壁管道超溫。但從圖2可以看出，省煤器進(jìn)口始終有60 ℃以上的過(guò)冷度，不存在省煤器汽化的風(fēng)險(xiǎn)，且隨著負(fù)荷的降低，水冷壁入口工質(zhì)過(guò)冷度增大，安全裕量增大。 因此，在現(xiàn)有運(yùn)行方式下適當(dāng)提高給水溫度不會(huì)對(duì)鍋爐安全造成危害。

通過(guò)以上分析，嘗試調(diào)整#1高加抽汽的運(yùn)行方式，在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)全開(kāi)旁路閥來(lái)提高給水溫度。

4 旁路電動(dòng)閥全開(kāi)工況分析

2018年3月，機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)進(jìn)行給水溫度調(diào)整試驗(yàn)，全開(kāi)#1高加抽汽調(diào)節(jié)閥和旁路電動(dòng)閥，機(jī)組給水溫度隨負(fù)荷變化如圖3所示，省煤器進(jìn)/出口過(guò)冷度變化如圖4所示。

圖3 調(diào)整后給水溫度隨負(fù)荷變化趨勢(shì)Fig.3 Feed water temperature changing with load after adjustment

圖4 調(diào)整后省煤器進(jìn)/出口過(guò)冷度變化Fig.4 Change of supercooling degree at economizer inlet/outlet after adjustment

5 旁路電動(dòng)閥全關(guān)/全開(kāi)參數(shù)對(duì)比分析

對(duì)比#1高加抽汽調(diào)節(jié)閥和旁路電動(dòng)閥運(yùn)行方式調(diào)整前后(全關(guān)/全開(kāi))的給水溫度(如圖5所示)和各個(gè)負(fù)荷下省煤器進(jìn)/出口過(guò)冷度(如圖6—7所示)。

經(jīng)過(guò)對(duì)比分析可以看出：在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，全開(kāi)#1高加抽汽調(diào)節(jié)閥和旁路電動(dòng)閥后，給水溫度在各負(fù)荷段提高約6 ℃。根據(jù)1 000 MW二次再熱機(jī)組主要參數(shù)對(duì)熱耗率和煤耗的影響計(jì)算得出：汽輪機(jī)熱耗率下降13.3 kJ/(kW·h)，機(jī)組煤耗降低約0.48 g/(kW·h)，節(jié)能效果較明顯。

機(jī)組的電除塵后煙道安裝了低溫省煤器來(lái)加熱凝結(jié)水。給水溫度的提高提升了排煙溫度，可減少部分低壓加熱器的回?zé)岢槠岣邫C(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性[3-4]。

調(diào)整后，低溫省煤器后煙氣溫度未出現(xiàn)升高現(xiàn)象，所以認(rèn)為調(diào)整對(duì)鍋爐的效率沒(méi)有明顯影響。給水溫度提高后各負(fù)荷段省煤器和水冷壁壁溫均在正常范圍內(nèi)，未出現(xiàn)超溫現(xiàn)象。

圖5 旁路電動(dòng)閥全關(guān)/全開(kāi)時(shí)給水溫度對(duì)比Fig.5 Feedwater temperature with fully-closed/fully- open bypass electric valve

圖6 旁路電動(dòng)閥全關(guān)/全開(kāi)時(shí)的省煤器進(jìn)口過(guò)冷度Fig.6 Supercooling degree at economizer inlet with fully-closed/fully-open bypass electric valve

圖7 旁路電動(dòng)閥全關(guān)/全開(kāi)時(shí)的省煤器出口過(guò)冷度Fig.7 Supercooling degree at economizer outlet with fully-closed/fully-open bypass electric valve

6 對(duì)深度調(diào)峰時(shí)脫硝的影響

給水溫度的升高還提高了省煤器下游脫硝裝置以及空氣預(yù)熱器入口的煙溫[5]。在相同負(fù)荷下，給水溫度升高使得脫硝裝置入口煙溫升高有利于降低脫硝裝置投運(yùn)的負(fù)荷下限，可以滿足更低負(fù)荷下脫硝裝置對(duì)于煙氣溫度的要求。經(jīng)過(guò)運(yùn)行方式調(diào)整，即使機(jī)組在進(jìn)行深度調(diào)峰(例如負(fù)荷降為400 MW)時(shí)，脫硝裝置入口A/B側(cè)的溫度也能達(dá)315.6/316.7 ℃，完全滿足脫硝裝置投運(yùn)對(duì)入口溫度高于303 ℃的要求。在機(jī)組深度調(diào)峰運(yùn)行期間，脫硝裝置運(yùn)行正常， NOx排放濃度也可滿足超低排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

7 結(jié)論

(1)在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，全開(kāi)#1高加抽汽調(diào)節(jié)閥和旁路電動(dòng)閥，各負(fù)荷段給水溫度提高約6 ℃，汽輪機(jī)熱耗率下降13.3 kJ/(kW·h)，機(jī)組煤耗降低約0.48 g/(kW·h)，節(jié)能效果較明顯。

(2)給水溫度提高后滿足了機(jī)組深度調(diào)峰時(shí)脫硝裝置投運(yùn)對(duì)煙氣溫度的要求，有利于機(jī)組的寬負(fù)荷脫硝運(yùn)行。

(3)此次給水溫度提高實(shí)施未增加新設(shè)備，在原有設(shè)備基礎(chǔ)上對(duì)#1高加抽汽運(yùn)行方式進(jìn)行調(diào)整，取得了較好的效果，可以為類(lèi)似機(jī)組運(yùn)行方式的優(yōu)化調(diào)整提供參考。