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热电联产机组汽轮机在冬季供热期间运行分析 田华涛

发表时间:2020/6/5   来源:《电力设备》2020年第4期   作者:田华涛 朱柯儒
[导读] 摘要:热电联产机组汽轮机在冬季采暖期运行较其余机组有明显差异,本文针对汽轮机运行分析,然后提出机组DCS改造实现方法,其中滑压运行的优化方法具有很好的扩展性,通过实际的情况进行滑压曲线调整,从而提升热电联产在深度变负荷运行时的经济性非常有益。
        (申能吴忠热电有限责任公司  宁夏吴忠  751100)
        摘要:热电联产机组汽轮机在冬季采暖期运行较其余机组有明显差异,本文针对汽轮机运行分析,然后提出机组DCS改造实现方法,其中滑压运行的优化方法具有很好的扩展性,通过实际的情况进行滑压曲线调整,从而提升热电联产在深度变负荷运行时的经济性非常有益。
        关键词:热电联产机组;汽轮机;冬季供热
        再过不久即将进入冬季,这种情况下进行热电联产机组在冬季供热期间运行分析将起到非常好的效果。而且由于很多机组进行深度的变工况运行,这样汽轮机会偏离设计工况从而造成汽轮机机组的经济性下降,所以要进行冬季供热期间运行方式的分析。
        1、热电联产机组滑压运行特殊性分析
        1.1热电联产机组滑压运行存在的问题
        提升电厂机组节能上的潜力可有效降低汽轮机机组在发电上的煤耗,这样在一定的程度上可有效减少成本。但机组蒸汽压力的判定一般以机组的负荷为自变量,机组负荷会受到非常多因素的影响,例如抽气热电联产机组,其产生的抽气量会随着机组的负荷而产生变化。热电联产机组在出厂时一般采用初始设定曲线,这一曲线一般在非供暖期间通过试验获取,所以机组的非抽气供热工况的滑压运行曲线不适用供暖期间的抽气供热工况。而且在低负荷工况的情况下,机组要舍弃掉自动滑压运行方式,这需要通过手动的定压方式进行。这样会对机组的最优经济性产生非常大的影响,所以,热电联产机组在冬季采暖期的抗滑压运行方式非常重要。
        1.2供热抽气对机组的抗滑压运行影响分析
        滑压调节可分为多种,其中有节流滑压调节、纯滑压调节以及复合滑压调节等。但是在较高的负荷下采用滑压调节,会增大热耗,由于新气压力小,这样每千克蒸汽的可用能也会减小,从而减小循环热效率。所以,较高负荷采用滑压调节不经济,只有当负荷减小到一定数值,采用定压调节将因节流损失较大,使调节级效率降低较多时,采用滑压调节才是最有力的,具体可见图1。
 
        图 1 不同抽气工况下滑压曲线图
        从热经济性的角度进行分析,只在高压缸内效率提升的程度大于循环热效率的降低程度、再热蒸汽温度升高所引起的热效率以及给水泵耗功率减小之和的情况下才能够采用滑压调节的方式提升机组的经济性。另外,机组的初始压力值的变化也会对机组的循环效率、节流损失、相对内效率以及给水泵功耗等产生影响,故在给定负荷下确定主蒸汽压力滑压设定值需要考虑种种因素的综合影响。对于抽气供热机组而言,最优滑压运行曲线的确定要比再热凝汽式机组更加复杂。这与机组运行关联密切,机组工作与抽气模式,供热抽气压力需用户进行设定,所以供热抽气点的压力一般为定值,所以,供热抽气点的压力不能够随着不同工况而进行变化。当机组运行或者工作在非抽气的模式情况下,其工作状况类似于一般的中间再热凝汽式机组,这样供热抽气点的压力会随着机组的工况变化而产生变化。无论机组是工作于抽气工况还是非抽气工况,机组以及回热加热器的变工况特性会存在非常大的差异。在这两种工作模式下,供热抽气点的压力存在较大的差异,这样就使得供热抽气点附近机组在变工况的情况下,机组的效率会存在非常大的区别。而且,供热抽气所带来的影响会使供热抽气点之后的各回热抽气点的抽气量以及回热加热器的工作状况产生非常大的差异。所以,滑压曲线的自变量为机组的负荷时,抽气机组要考虑到背压以及抽气量的影响。而且,机组的最优主汽压力和抽气量、负荷、背压等存在一定的关系,这样的情况下若按照当前方法进行最优滑压值的确定则不够稳定,而且虽然滑压曲线通过这样的方式进行确定较为简单,但是机组的变工况运行方式并非最优。
        2、热电联产机组供热期的滑压运行优化
        2.1 抽气供热机组的滑压运行优化
        热电联产机组在冬季供暖期将会有一段长期运行的典型供热工作状况,可以通过这一工况抽气情况确定每个复合点的最优主蒸汽在运行时的压力。然后选取适合多采暖工况的抗滑压运行曲线,将这些曲线植入到机组DCS中,这样能够在满足抽气量采暖需求的同时,将机组变负荷运行主蒸汽压力提升到最优。
        2.2 最优主蒸汽的获取方法
        高精度冬季采暖期的抗滑压运行曲线可以通过试验方法进行确定,这样也能够得到最优主蒸汽压力。首先需要确定的便是供暖期供热的抽气量,将其确定之后保持抽气量不变的情况下进行四个负荷点压力的测试实验。然后参考纯凝工况的抗滑压曲线,接着进行负荷点的选取,选择两个滑压曲线的拐点以及两个中间点,这样能够得到较为有效的试验结果。然后选取好基准点,可以通过纯凝工况进行滑压运行曲线的确定,需要注意的是,在同一负荷点的试验不仅要保持抽气量的值,还要保持冷凝器的背压基本不变。另外,每个气压工况需要维持在一个小时左右,否则会给滑压运行曲线的精确度产生非常大的影响。对于不同的抽气工作状况以及负荷点要采用最小二乘法,然后进行主蒸汽压力与机组的热耗值进行曲线的拟合,这样能够得到不同负荷点所对应的最优主蒸汽压力设定值。采用这种方式可以得到不同抽气量下的最优滑压运行曲线,而且抽气量的保持也使机组滑压运行压力能够满足供热需求量的供给。
        2.3 机组DCS改造的实现策略
        目前电厂所进行的DCS查找相关值只适用于二维图,若存在三维图只能将其整理成二维图进行处理。这样可以通过机组负荷进行机组最优滑压值的确定,其中机组负荷为自变量,然后确定适用抽气量值。若实际工况抽气量和这一背压值的抽气量相差较大,则表明这一滑压值并非最优。以三维图作为二维图进行抽气量的引入,并修正参考值然后选择确定滑压运行曲线,这样能够实现不同抽气量下最经济运行方式。另外,通过将各种不同抽气量工况下的抗滑压曲线植入到DCS中可是机组能够以最优方式运行
        3、改造试验及结果分析
        3.1 某350MW热电联产机组抗滑压运行优化
        根据实际运行工况,选择负荷点,基本包含三种抽气工况。通过热耗率计算得到表1所示数据。另外通过进行机组改造前后的运行数据采集分析,并通过MATLAB进行计算,这样得到机组发电热效率平均降低了约50KJ/Kg。
 
        表 1 不同抽气量热耗率
        4、结束语
        通过进行供热期机组运行分析、优化,可保证之后供暖期的供热情况,保证居民供暖。另外,通过进行冬季供暖期的热电联产机组抗滑压运行上的优化可以提升机组的发电效率,减少机组的损耗,对电厂的发展也存在非常积极的意义。
        参考文献:
        [1]胡志刚, 韩新奎. 黄台电厂350MW超临界热电联产机组切缸改造[J]. 热电技术, 2018(3):39-42.
        [2]李健, 张蕾. 信息化背景下浅谈300MW汽轮机热电解耦运行技术[J]. 科学与信息化, 2018(4):99-99.
        [3]谷啸威, 宗绪东. 大型火电厂汽轮机辅机系统节能应用[J]. 山东工业技术, 2017(5):65-66.
        [4]冯忠宝, 刘一凡, 司瑞才, et al. 350MW机组汽包水位波动大的分析及处理[J]. 吉林电力, 2018(3):50-53.
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