1000MW超超臨界汽輪機(jī)參數(shù)優(yōu)化[1].doc

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1、1000MW超超臨界汽輪機(jī)蒸汽參數(shù)優(yōu)化1000MW超超臨界汽輪機(jī)蒸汽參數(shù)優(yōu)化及討論馮偉忠（上海外高橋第三發(fā)電有限責(zé)任公司，上海郵編200137）【摘要】：外高橋三期2×1000MW超超臨界汽輪機(jī)為上汽（SIEMENS）機(jī)型，采用補(bǔ)汽閥調(diào)頻及過(guò)負(fù)荷調(diào)節(jié)。通過(guò)優(yōu)化，以壓力條件作為劃分定壓和滑壓的判據(jù)，最高冷卻水溫條件下功率≤1000MW時(shí)不開補(bǔ)汽閥，且其他水溫下能在功率>1000MW且P<27MPa的情況下盡可能進(jìn)行滑壓運(yùn)行，提高了運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。采用≥3D彎管等，降低造價(jià)，降低再熱系統(tǒng)壓降，提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和安全性。通過(guò)降低

2、冷卻水設(shè)計(jì)溫度，單獨(dú)設(shè)汽動(dòng)給水泵汽輪機(jī)的凝汽器，降低進(jìn)入主凝汽器的蒸汽流量及熱負(fù)荷，降低了機(jī)組平均背壓和端差，提高了機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性。【關(guān)鍵詞】：超超臨界；汽輪機(jī)；補(bǔ)汽閥；滑壓運(yùn)行；參數(shù)優(yōu)化【中圖分類號(hào)】：1、引言外高橋三期工程，建設(shè)兩臺(tái)1000MW國(guó)產(chǎn)引進(jìn)型超超臨界汽輪發(fā)電機(jī)組，2006年開工，計(jì)劃2009年全部建成投產(chǎn)。在此之前，國(guó)內(nèi)已有玉環(huán)、鄒縣、泰州開建百萬(wàn)級(jí)超超臨界機(jī)組項(xiàng)目，且采用技術(shù)及機(jī)型各有不同。在這前三個(gè)項(xiàng)目中，玉環(huán)的汽輪機(jī)采用德國(guó)SIEMENS技術(shù)，而另兩個(gè)項(xiàng)目采用的是日本日立及東芝技術(shù)。鑒于目前在百萬(wàn)級(jí)

3、的單軸汽輪機(jī)領(lǐng)域，唯德國(guó)SIEMENS有著較多的業(yè)績(jī)，且其綜合技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，再加上外高橋二期2×900MW項(xiàng)目的SIEMENS汽輪機(jī)①優(yōu)異的性能表現(xiàn)②，故三期的汽輪機(jī)最終亦選擇了上海電站集團(tuán)引進(jìn)的該機(jī)型。2、基本參數(shù)的選擇鑒于在外高橋三期之前的玉環(huán)工程，已就1000MW機(jī)組的選型及參數(shù)選擇做了大量工作，且本工程工期較為緊迫，為盡可能減少不必要的投入，在對(duì)該機(jī)的基本情況作了了解后，決定基本沿用該機(jī)的設(shè)計(jì)參數(shù)。該機(jī)型及設(shè)計(jì)參數(shù)如下：型式：?jiǎn)屋S，反動(dòng)式，一次再熱，四缸四排汽（備選五缸六排汽），無(wú)調(diào)節(jié)級(jí)，單支點(diǎn)軸系，雙背壓。末

4、級(jí)葉片1046mm（備選方案末級(jí)葉片977mm）。額定功率：1000MW主蒸汽流量（額定/最大）2733T/H/2955T/H主汽/再熱蒸汽壓力：26.25MPa/6.4MPa主汽/再熱蒸汽溫度：600℃/600℃排汽壓力：4.19kPa/5.26kPa81000MW超超臨界汽輪機(jī)蒸汽參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)熱耗：7312kJ/kWh過(guò)負(fù)荷調(diào)節(jié)方式：補(bǔ)汽閥最大出力：1060MW（補(bǔ)汽閥全開）為留有在技術(shù)上作進(jìn)一步優(yōu)化的余地，招標(biāo)書規(guī)定經(jīng)技術(shù)論證后，最終主蒸汽壓力在≤27MPa內(nèi)，投標(biāo)方不得加價(jià)。在外高橋三期的主設(shè)備招標(biāo)時(shí)，上汽（S

5、IEMENS）的投標(biāo)基本方案為玉環(huán)機(jī)型（以下簡(jiǎn)稱‘投標(biāo)機(jī)型’）。在對(duì)該機(jī)型的性能參數(shù)及運(yùn)行方式作了較深入的研究，并比較外高橋二期900MW機(jī)組的設(shè)計(jì)特點(diǎn)后，我們認(rèn)為該機(jī)型的蒸汽參數(shù)及運(yùn)行方式還可作進(jìn)一步的優(yōu)化，以期獲得更優(yōu)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能。3、主汽參數(shù)及運(yùn)行方式的優(yōu)化3.1無(wú)調(diào)節(jié)級(jí)設(shè)計(jì)及滑壓運(yùn)行理論和實(shí)踐均已證明，大容量超臨界機(jī)組，采用無(wú)調(diào)節(jié)級(jí)并滑壓運(yùn)行，在全負(fù)荷范圍內(nèi)的經(jīng)濟(jì)性均優(yōu)于帶調(diào)節(jié)級(jí)的機(jī)組③，且取消調(diào)節(jié)級(jí)后，可獲得一系列的附加技術(shù)優(yōu)勢(shì)，故SIEMENS的大型超臨界汽輪機(jī)，均采用了無(wú)調(diào)節(jié)級(jí)設(shè)計(jì)，滑壓運(yùn)行方式。不過(guò)，

6、純滑壓運(yùn)行的機(jī)組，雖無(wú)節(jié)流損失，經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)，但調(diào)頻響應(yīng)最差。為兼顧一次調(diào)頻與經(jīng)濟(jì)性，根據(jù)用戶需求的不同，可采用不同的滑壓及調(diào)頻運(yùn)行方式。3.2外高橋900MW機(jī)型的調(diào)頻方式圖1外高橋900MW機(jī)型的滑壓運(yùn)行圖外高橋二期SIEMENS900MW超臨界汽輪機(jī)，采用的是不帶補(bǔ)汽閥的所謂改進(jìn)型滑壓運(yùn)行方式。這種機(jī)組在穩(wěn)態(tài)工況時(shí)，主汽調(diào)節(jié)門保持5%主汽壓力的節(jié)流壓降，當(dāng)需變動(dòng)負(fù)荷時(shí)，先由調(diào)門通過(guò)改變節(jié)流壓降進(jìn)行調(diào)節(jié)，以滿足快速響應(yīng)的要求。然后再由機(jī)組的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)鍋爐的熱負(fù)荷及汽壓，直至調(diào)節(jié)門壓降恢復(fù)正常值。在負(fù)荷升至汽輪機(jī)

7、TMCR到VWO工況區(qū)域內(nèi)時(shí)，調(diào)門則逐步減少預(yù)留節(jié)流壓降值直至全部開啟，在此過(guò)程中，流量增加，主汽壓力不變。見圖1。由圖可見，這種調(diào)節(jié)方式，除了VWO點(diǎn)，在任何穩(wěn)態(tài)負(fù)荷，調(diào)門均存在著節(jié)流損失。而在TMCR后，節(jié)流壓降逐步減少直至VWO工況時(shí)壓降為零。機(jī)組及系統(tǒng)，包括鍋爐的設(shè)計(jì)壓力基準(zhǔn)為TMCR—VWO的運(yùn)行壓力。在調(diào)頻幅度不大，調(diào)門的5%節(jié)流預(yù)留量能應(yīng)付的情況下，由于調(diào)頻所需的加、減負(fù)荷的對(duì)稱性，調(diào)門的節(jié)流平均值不變。故該機(jī)型并不因?yàn)閰⑴c調(diào)頻而增加節(jié)流損失81000MW超超臨界汽輪機(jī)蒸汽參數(shù)優(yōu)化3.3投標(biāo)1000MW機(jī)

8、型的調(diào)頻方式上汽的投標(biāo)機(jī)型與外高橋900MW機(jī)型略有不同，其四缸方案的低壓缸與后者幾乎一樣，中壓缸也基本相同。區(qū)別較大的是高壓缸，除多了一個(gè)高加抽汽口外，還增加了一個(gè)第五級(jí)動(dòng)葉后的中間進(jìn)（補(bǔ)）汽口。在主汽閥前與該進(jìn)汽口之間連有一個(gè)補(bǔ)汽調(diào)節(jié)閥。在設(shè)計(jì)工況（循環(huán)水溫20℃）額定出力（1000MW）及以下的穩(wěn)定負(fù)荷，該補(bǔ)汽閥處于關(guān)閉狀態(tài)