空冷汽輪機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化及節(jié)能降耗研究

1、空冷汽輪機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化及節(jié)能降耗研究二、空冷機(jī)組特點(diǎn)1、機(jī)組背壓高，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性低 通?？绽錂C(jī)組背壓是濕冷機(jī)組的2倍以上： 空冷機(jī)組設(shè)計(jì)背壓12kPa以上； 濕冷機(jī)組設(shè)計(jì)背壓4.9kPa以上。 空冷機(jī)組夏季設(shè)計(jì)背壓28kPa以上； 濕冷機(jī)組夏季設(shè)計(jì)背壓11.8kPa以上。 2、機(jī)組運(yùn)行背壓范圍大 運(yùn)行背壓范圍從冬季的8kPa，到夏季的30kPa以上。 3、運(yùn)行性能受環(huán)境影響大 冬季要防凍； 夏季環(huán)境溫度高、背壓高、影響機(jī)組出力； 對環(huán)境風(fēng)敏感，背壓波動(dòng)大，影響機(jī)組運(yùn)行安全。 4、直接真空系統(tǒng)容積龐大，真空嚴(yán)密性不易保證 5、空冷汽輪機(jī)特點(diǎn) 背壓高，排汽參數(shù)變化幅度大，末級葉片排汽面積小、葉片短等

2、三、直接空冷機(jī)組存在問題1、汽輪機(jī)通流效率低，特別是低壓缸效率低 某廠300MW直接空冷機(jī)組汽輪機(jī)缸效率： 高壓缸效率82%左右，比設(shè)計(jì)值低約3個(gè)百分點(diǎn)； 中壓缸效率90%左右，比設(shè)計(jì)值低約2個(gè)百分點(diǎn)； 低壓缸效率88%左右，比設(shè)計(jì)值低約5個(gè)百分點(diǎn)。 機(jī)組編號 設(shè)計(jì)值 1號汽輪機(jī) 2號汽輪機(jī) 項(xiàng)目 測量值 差值 測量值 差值 單位 % % % 高壓缸效率 85.04 81.74 3.3 82.12 2.92 中壓缸效率 92.01 89.57 2.44 90.15 1.86 低壓缸效率 93.42 88.21 5.21 88.43 4.99 某600MW直接空冷A、B機(jī)組汽輪機(jī)缸效率： 高壓缸

3、效率84%左右，分別比設(shè)計(jì)值低約3個(gè)和4百分點(diǎn)；高壓缸效率降低1個(gè)百分點(diǎn)，機(jī)組發(fā)電煤耗增加0.56g/(kW.h) ； 中壓缸效率89%左右，分別比設(shè)計(jì)值低約4個(gè)和2個(gè)百分點(diǎn)；中壓缸效率降低1個(gè)百分點(diǎn)，機(jī)組發(fā)電煤耗增加0.77g/(kW.h)； 低壓缸效率87%左右，分別比設(shè)計(jì)值低約7個(gè)和6個(gè)百分點(diǎn)；低壓缸效率降低1個(gè)百分點(diǎn)，將使機(jī)組發(fā)電煤耗增加1.5g/(kW.h) 。 機(jī)組編號 A機(jī)組 B機(jī)組 項(xiàng)目 設(shè)計(jì)值測量值差值 設(shè)計(jì)值測量值差值 單位 % % % % 高壓缸效率 87.37 84.02 3.35 88.08 84.27 3.81 中壓缸效率 92.78 89.13 3.65 90.9

4、6 88.76 2.2 低壓缸效率 93.76 86.71 7.05 93.4 87.8 5.6 2、汽輪機(jī)排汽裝置汽阻大 某600MW亞臨界直接空冷機(jī)組排汽裝置，在汽輪機(jī)THA設(shè)計(jì)工況下，排汽壓力15kPa，低壓缸排汽流量1211.86t/h，排汽裝置設(shè)計(jì)汽阻為0.1kPa。 1）汽輪機(jī)額定負(fù)荷試驗(yàn)工況：機(jī)組負(fù)荷598.10MW，低壓缸排汽壓力32.81 kPa，排汽裝置出口蒸汽壓力32.39 kPa，排汽裝置汽阻0.43 kPa。 排汽裝置汽阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)值（0.1kPa），比設(shè)計(jì)值高0.33kPa。2）隨著功率增加，低壓缸排汽 流量增大，排汽裝置汽阻增加。3）建議進(jìn)一步研究排汽裝 置阻力

5、與低壓缸排汽流量關(guān)系，得到阻力系數(shù)公式。4）進(jìn)行聯(lián)合排汽裝置對汽輪機(jī)排汽壓力影響研究。 試驗(yàn)工況 單位 100%額定負(fù)荷 90%額定負(fù)荷 80%額定負(fù)荷 機(jī)組負(fù)荷 MW 598.10 561.60 473.38 低壓缸排汽壓力 kPa 32.81 34.00 19.95 排汽裝置出口壓力 kPa 32.39 33.59 19.58 排汽裝置汽阻 kPa 0.43 0.41 0.36 試驗(yàn)工況 單位 70%額定負(fù)荷 60%額定負(fù)荷 機(jī)組負(fù)荷 MW 418.65 361.40 低壓缸排汽壓力 kPa 13.96 11.39 排汽裝置出口壓力 kPa 13.62 11.06 排汽裝置汽阻 kPa 0

6、.34 0.33 3、真空系統(tǒng)嚴(yán)密性差 直接空冷機(jī)組真空容積大，嚴(yán)密性不容易保證。34臺(tái)機(jī)組真空嚴(yán)密性試驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果： 嚴(yán)密性指標(biāo)大于1000Pa/min，1臺(tái)，占比2.9%； 嚴(yán)密性指標(biāo)大于500Pa/min，4臺(tái)，占比11.8%； 嚴(yán)密性指標(biāo)大于400Pa/min，8臺(tái)，占比23.5%； 嚴(yán)密性指標(biāo)大于300Pa/min，14臺(tái)，占比41.2%； 嚴(yán)密性指標(biāo)大于200Pa/min，22臺(tái)，占比64.7%； 嚴(yán)密性指標(biāo)小于200Pa/min，12臺(tái)，占比35.3%； 嚴(yán)密性指標(biāo)小于100Pa/min，3臺(tái)，占比8.8%。 在統(tǒng)計(jì)的機(jī)組中，真空嚴(yán)密性大于200Pa/min，占大多數(shù)，達(dá)到64.

7、7%。所以，要將真空嚴(yán)密性治理到200Pa/min以下，比較困難。 直接空冷機(jī)組真空嚴(yán)密性相對于濕冷機(jī)組尤為重要；真空系統(tǒng)嚴(yán)密性差，不但影響機(jī)組真空、凝結(jié)水溶氧、凝結(jié)水過冷度等性能指標(biāo)，而且嚴(yán)重影響空冷凝汽器的防凍性能。 而空冷機(jī)組真空容積大，查漏困難。對一些嚴(yán)密性解決不了的機(jī)組，可以采用微正壓查漏法。 4、凝結(jié)水過冷度和溶氧量大 空冷機(jī)組凝結(jié)水過冷度比濕冷機(jī)組大，實(shí)際運(yùn)行值往往比設(shè)計(jì)值大。 從測量結(jié)果看，過冷度大的超過了設(shè)計(jì)值1.5，凝結(jié)水過冷度大也反映了空冷系統(tǒng)蒸汽側(cè)阻力大。 機(jī)組編號 單位 1 2 3 機(jī)組容量 MW 600 600 600 機(jī)組型式 亞臨界 亞臨界 超臨界 TRL工況設(shè)

8、計(jì)過冷度 1.04 0.65 0.73 TRL工況實(shí)測過冷度 1.78 2.16 0.875 實(shí)測與設(shè)計(jì)值差 0.7 1.5 0.1 直接空冷機(jī)組運(yùn)行時(shí)，凝泵出口凝結(jié)水含氧量往往比濕冷機(jī)組大，有的機(jī)組達(dá)到了80ppb 以上。主要原因?yàn)橹苯涌绽錂C(jī)組真空系統(tǒng)容積大，泄漏空氣量大，而抽真空系統(tǒng)不能有效排出系統(tǒng)中空氣。 空冷汽輪機(jī)排汽阻力大，導(dǎo)致凝結(jié)水過冷度比濕冷機(jī)組大，影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。 5、空冷凝汽器冷卻風(fēng)量小 冷卻空氣由空冷風(fēng)機(jī)提供，冷卻空氣量小，冷卻能力下降，導(dǎo)致機(jī)組背壓升高。 由于現(xiàn)場試驗(yàn)中很難直接測量冷卻空氣流量，所以根據(jù)空冷風(fēng)機(jī)功率測量值反映冷卻風(fēng)量。 35臺(tái)機(jī)組，TRL工況風(fēng)機(jī)功率測量結(jié)

9、果： 機(jī)組編號 單位 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 機(jī)組容量 MW 200 200 200 200 300 300 300 300 300 300 機(jī)組型式 超高壓 超高壓 超高壓 超高壓 亞臨界 亞臨界 亞臨界 亞臨界 亞臨界 亞臨界 TRL工況設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)功耗 kW 1702 1702 1702 1702 2547 2547 2185 2185 2224 2224 TRL工況實(shí)測風(fēng)機(jī)功耗 kW 1524.99 1509.65 1523.4 1596.37 1984.16 1930.51 1814.87 1736.29 2238.77 2191.15 實(shí)測與設(shè)計(jì)值差 % -10.4

10、-11.3 -10.5 -6.2 -22.1 -24.2 -16.9 -20.5 0.7 -1.5 機(jī)組編號 單位 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 機(jī)組容量 MW 300 300 330 330 330 330 350 350 600 600 機(jī)組型式 亞臨界 亞臨界 亞臨界 亞臨界 亞臨界 亞臨界 超臨界 超臨界 亞臨界 亞臨界 TRL工況設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)功耗 kW 2278 2278 2710 2710 3226 3226 2368.4 2368.4 4163 4163 TRL工況實(shí)測風(fēng)機(jī)功耗 kW 2079.95 2085.79 2262.72 2258.48 257

11、7.86 2606.54 2781.11 2778.799 3498.89 3440.4 實(shí)測與設(shè)計(jì)值差 % -8.7 -8.4 -16.5 -16.7 -20.1 -19.2 17.4 17.3 -16.0 -17.4 機(jī)組編號 單位 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 機(jī)組容量 MW 600 600 600 600 600 600 600 600 600 600 機(jī)組型式 亞臨界 亞臨界 亞臨界 亞臨界 亞臨界 亞臨界 亞臨界 亞臨界 亞臨界 亞臨界 TRL工況設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)功耗 kW 4445 4445 4445 4445 3974 3974 5649 5649 519

12、1 5191 TRL工況實(shí)測風(fēng)機(jī)功耗 kW 4554.32 4163.71 4219.1 4414.88 4502.93 4282.24 4776.53 4659.58 5263.71 5138.91 實(shí)測與設(shè)計(jì)值差 % 2.5 -6.3 -5.1 -0.7 13.3 7.8 -15.4 -17.5 1.4 -1.0 根據(jù)測量結(jié)果，35臺(tái)機(jī)組中，TRL工況風(fēng)機(jī)功率（冷卻風(fēng)量）：達(dá)到或超過設(shè)計(jì)值的8臺(tái)，占比22.9%；比設(shè)計(jì)值小5%以內(nèi)的6臺(tái)，占比17.1%；比設(shè)計(jì)值小5%至10%的6臺(tái)，占比17.1%；比設(shè)計(jì)值小10%至20%的11臺(tái)，占比31.4%；比設(shè)計(jì)值小20%以上的4臺(tái)，占比11.4%

13、；比設(shè)計(jì)值小5%以上的21臺(tái)，占比60%。 所以，空冷系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中，大部分機(jī)組冷卻風(fēng)量低于設(shè)計(jì)值，導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行背壓高。冷卻風(fēng)量的主要原因： 1）風(fēng)機(jī)葉片安裝角度小于設(shè)計(jì)角度； 2）風(fēng)機(jī)性能沒達(dá)到設(shè)計(jì)性能； 3）空氣系統(tǒng)阻力大。機(jī)組編號 單位 31 32 33 34 35 機(jī)組容量 MW 600 600 600 600 600 機(jī)組型式 亞臨界 超臨界 超臨界 超臨界 超臨界 TRL工況設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)功耗 kW 6801 4530 4530 3335 3335 TRL工況實(shí)測風(fēng)機(jī)功耗 kW 6294.7 4478.45 4531.81 3290.97 3210.8 實(shí)測與設(shè)計(jì)值差 % -7.4 -1

14、.1 0.0 -1.3 -3.7 四、直接空冷系統(tǒng)運(yùn)行性能 影響直接空冷系統(tǒng)運(yùn)行性能的因素比較多，機(jī)理復(fù)雜。下表統(tǒng)計(jì)了35臺(tái)機(jī)組的空冷系統(tǒng)性能考核試驗(yàn)結(jié)果，與設(shè)計(jì)性能進(jìn)行比較。 空冷系統(tǒng)性能考核試驗(yàn)具有一定的試驗(yàn)條件，是完全在設(shè)計(jì)條件下的試驗(yàn)結(jié)果，如在環(huán)境溫度、環(huán)境風(fēng)速、熱負(fù)荷、冷卻風(fēng)量、散熱器清潔等均與設(shè)計(jì)條件相同，可以反映設(shè)備及系統(tǒng)的運(yùn)行性能與設(shè)計(jì)性能差距，以便設(shè)計(jì)人員改進(jìn)設(shè)計(jì)。35臺(tái)機(jī)組中，TRL工況汽輪機(jī)背壓設(shè)計(jì)值和考核結(jié)果：機(jī)組編號 單位 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 機(jī)組容量 MW 200 200 200 200 300 300 300 300 300 300 機(jī)組型式

15、 超高壓 超高壓 超高壓 超高壓 亞臨界 亞臨界 亞臨界 亞臨界 亞臨界 亞臨界 TRL工況設(shè)計(jì)背壓 kPa 34 34 34 34 32 32 32 32 30 30 TRL工況背壓考核結(jié)果 kPa 40.735 37.983 34 33.557 31.24 31.92 47.486 31.825 30.761 33.41 考核結(jié)果與設(shè)計(jì)值差 kPa 6.735 3.983 0 -0.443 -0.76 -0.08 15.486 -0.175 0.761 3.41 機(jī)組編號 單位 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 機(jī)組容量 MW 300 300 330 330 33

16、0 330 350 350 600 600 機(jī)組型式 亞臨界 亞臨界 亞臨界 亞臨界 亞臨界 亞臨界 超臨界 超臨界 亞臨界 亞臨界 TRL工況設(shè)計(jì)背壓 kPa 32 32 31 31 34 34 31 31 29.5 29.5 TRL工況背壓考核結(jié)果 kPa 31.819 30.974 29.66 28.47 40.134 38.57 27.845 30.8 31.665 33.18 考核結(jié)果與設(shè)計(jì)值差 kPa -0.181 -1.026 -1.34 -2.53 6.134 4.57 -3.155 -0.2 2.165 3.68 機(jī)組編號 單位 21 22 23 24 25 26 27 28

17、 29 30 機(jī)組容量 MW 600 600 600 600 600 600 600 600 600 600 機(jī)組型式 亞臨界 亞臨界 亞臨界 亞臨界 亞臨界 亞臨界 亞臨界 亞臨界 亞臨界 亞臨界 TRL工況設(shè)計(jì)背壓 kPa 29 29 29 29 31.2 31.2 28.77 28.77 28 28 TRL工況背壓考核結(jié)果 kPa 29.96 33.8 28.185 28.915 31.07 31.06 26.577 26.875 28.44 30.337 考核結(jié)果與設(shè)計(jì)值差 kPa 0.96 4.8 -0.815 -0.085 -0.13 -0.14 -2.193 -1.895 0.4

18、4 2.337 35臺(tái)機(jī)組中，TRL工況汽輪機(jī)背壓：達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計(jì)值的22臺(tái)，占比62.9%；沒有達(dá)到設(shè)計(jì)值的13臺(tái)，占比37.1%， 占三分之一多。而在達(dá)到設(shè)計(jì)值的22臺(tái)機(jī)組中，風(fēng)機(jī)功 耗（冷卻風(fēng)量）小于設(shè)計(jì)值5%以上13臺(tái)。如果不進(jìn)行風(fēng)機(jī)功耗（冷卻風(fēng)量）修正，達(dá)不到設(shè)計(jì)值的機(jī)組將達(dá)到26臺(tái)，占比74.3%，大多數(shù)機(jī)組運(yùn)行達(dá)不到設(shè)計(jì)性能。導(dǎo)致空冷系統(tǒng)運(yùn)行性能低的主要原因：1）散熱器傳熱系數(shù)低于設(shè)計(jì)值；2）迎面風(fēng)速低；3）安裝、施工質(zhì)量問題，空冷島漏風(fēng)率大；4）空冷島清洗系統(tǒng)存在問題，空氣側(cè)表面清洗不干凈。機(jī)組編號 單位 31 32 33 34 35 機(jī)組容量 MW 600 600 600 6

19、00 600 機(jī)組型式 亞臨界 超臨界 超臨界 超臨界 超臨界 TRL工況設(shè)計(jì)背壓 kPa 30 27.4 27.4 29 29 TRL工況背壓考核結(jié)果 kPa 29.31 25.788 27.333 28.84 28.858 考核結(jié)果與設(shè)計(jì)值差 kPa -0.69 -1.612 -0.067 -0.16 -0.142 五 影響空冷汽輪機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性因素l 1 汽輪機(jī)本體 （缸效率低、漏汽量大） l 2 汽輪機(jī)輔機(jī) （效率低、耗電量大） l 3 熱力系統(tǒng)性能 （給水溫度低、端差大） l 4 空冷系統(tǒng)運(yùn)行性能低（背壓高） l 5 運(yùn)行參數(shù)（運(yùn)行參數(shù)偏離設(shè)計(jì)值、減溫水投入量大、單閥運(yùn)行） l 6

20、汽輪機(jī)運(yùn)行方式 l 7 空冷系統(tǒng)運(yùn)行方式 各因素對空冷汽輪機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的定量影響見下表： 項(xiàng)目 參數(shù)變化 單位 變化量 對熱耗率的影響(kJ/(kW.h) 銘牌功率 / / / 300MW 600MW 600MW 620MW 660MW 進(jìn)汽參數(shù) / / / 亞臨界 亞臨界 亞臨界 超臨界 超臨界 給水泵型式 / / / 電動(dòng)給水泵 汽動(dòng)給水泵 電動(dòng)給水泵 汽動(dòng)給水泵 電動(dòng)給水泵 高壓缸效率 減小 % 1 15.85 15.71 15.31 16.50 14.60 中壓缸效率 減小 % 1 23.81 20.73 21.19 22.67 18.87 低壓缸效率 減小 % 1 37.87 39

21、.70 38.98 34.99 37.08 主蒸汽壓力 降低 MPa 0.1 4.25 4.59 4.07 3.60 1.52 主汽溫度 降低 1 2.48 2.45 2.55 2.66 2.44 再熱溫度 降低 1 1.99 2.04 1.79 1.71 2.04 再熱器壓損 增加 % 1 7.75 8.17 7.86 7.35 6.01 排汽壓力 增加 kPa 1 34.58 35.44 32.26 31.97 34.53 凝汽器過冷度 增加 1 2.35 2.67 2.12 2.29 2.35 1號高加上端差 增加 1 2.16 1.57 2.14 1.85 2.41 1號高加下端差 增

22、加 1 0.08 0.09 0.08 0.07 0.03 2號高加上端差 增加 1 1.04 1.09 1.01 0.83 0.52 2號高加下端差增加10.200.100.110.170.093號高加上端差增加10.770.430.430.550.273號高加下端差增加10.340.320.310.340.23項(xiàng)目參數(shù)變化單位變化量對熱耗率的影響(kJ/(kW.h)銘牌功率/ /300MW600MW600MW620MW660MW進(jìn)汽參數(shù)/ /亞臨界亞臨界亞臨界超臨界超臨界給水泵型式/ /電動(dòng)給水泵汽動(dòng)給水泵電動(dòng)給水泵汽動(dòng)給水泵電動(dòng)給水泵5號低加上端差增加11.511.630.751.531.

23、405號低加下端差增加10.020.040.090.030.046號低加上端差增加10.800.991.530.900.876號低加下端差增加10.060.080.180.070.067號低加上端差增加10.941.061.610.980.867號低加下端差增加10.300.380.340.310.351號高加危疏增加t/h11.660.860.820.880.802號高加危疏增加t/h11.000.610.550.540.533號高加危疏增加t/h10.710.440.400.400.405號低加危疏增加t/h10.220.140.130.110.126號低加危疏增加t/h10.140.08

24、0.050.070.08過減水增加t/h10.300.110.140.120.12再減水增加t/h11.820.860.890.900.83小機(jī)進(jìn)汽量增加t/h1/2.92/2.65/高壓軸封至中壓缸漏量增加t/h12.111.051.031.171.05 對空冷汽輪機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性影響最大的因素為：低壓缸效率背壓中壓缸效率 高壓缸效率 對300MW、600MW等級亞臨界、超臨界機(jī)組，采用電動(dòng)給水泵或汽動(dòng)給水泵： l 低壓缸效率下降1個(gè)百分點(diǎn)，機(jī)組熱耗增加38 kJ/(kW.h)左右； l 背壓增加1kPa，機(jī)組熱耗增加34 kJ/(kW.h)左右； l 中壓缸效率下降1個(gè)百分點(diǎn)，機(jī)組熱耗增加2

25、0kJ/(kW.h)左右； l 高壓缸效率下降1個(gè)百分點(diǎn)，機(jī)組熱耗增加16kJ/(kW.h)左右。 影響最大的因素是運(yùn)行真空和缸效率。 影響汽輪機(jī)缸效率和經(jīng)濟(jì)性的主要原因與濕冷汽輪機(jī)基本相同： Ø 汽輪機(jī)熱耗率實(shí)際運(yùn)行達(dá)不到設(shè)計(jì)值 Ø 通流間隙偏大，漏汽量大Ø 汽封磨損，漏汽量大（高、中缸上、下缸溫差大，汽缸變形；運(yùn)行控制不當(dāng)，軸系振動(dòng)大；汽輪機(jī)進(jìn)水轉(zhuǎn)子碰磨等）Ø 軸封漏汽量大Ø 進(jìn)汽導(dǎo)管密封差，引起泄漏Ø 調(diào)節(jié)級葉頂間隙大、汽封齒少，調(diào)節(jié)級效率低Ø 調(diào)節(jié)級噴嘴組損傷 Ø 平衡盤漏汽量大 Ø 低壓進(jìn)汽導(dǎo)流

26、板損壞Ø 低壓缸工藝孔漏汽量，抽汽溫度高Ø 通流部分結(jié)垢（抽汽口壓力、軸向位移、汽水品質(zhì)）Ø 葉片損傷（葉片損壞、葉片水蝕）Ø 調(diào)節(jié)汽門重疊度過大Ø 蒸汽管道濾網(wǎng)未拆除Ø 單閥運(yùn)行六 直接空冷機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化1、汽輪機(jī)運(yùn)行優(yōu)化試驗(yàn) 汽輪機(jī)組實(shí)際運(yùn)行中，由于汽輪機(jī)本體及回?zé)嵯到y(tǒng)、冷端系統(tǒng)偏離設(shè)計(jì)值，需要以試驗(yàn)來確定實(shí)際運(yùn)行的最優(yōu)參數(shù)。機(jī)組在某負(fù)荷下，隨著主汽壓力降低，進(jìn)汽調(diào)門開度增大，節(jié)流損失減小，高壓缸效率提高，然而循環(huán)效率降低；反之，節(jié)流損失增大，高壓缸效率下降，循環(huán)效率提高。 因此存在最佳主汽壓力，使得機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性最佳。所以空冷汽輪機(jī)

27、運(yùn)行優(yōu)化試驗(yàn)是機(jī)組在一定負(fù)荷、一定排汽壓力下，確定最佳主汽壓力或者閥位。汽輪機(jī)運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)中，以順序閥運(yùn)行方式進(jìn)行試驗(yàn)，為了確定不同主汽壓力對機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的影響，運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化計(jì)算時(shí)，不對主汽壓力進(jìn)行修正，只修正主汽溫度、再熱溫度、再熱壓損和汽輪機(jī)背壓，然后比較不同主汽壓力下機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性能。 汽輪機(jī)優(yōu)化運(yùn)行試驗(yàn)，首先通過試驗(yàn)確定最佳滑壓點(diǎn)。 對于某600MW機(jī)組，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，在510MW及以上負(fù)荷時(shí)，以額定主汽壓力運(yùn)行，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性較高；510MW以下負(fù)荷時(shí)，為了減小閥門節(jié)流損失，主汽閥盡量開大，補(bǔ)汽閥關(guān)閉，機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性高。各負(fù)荷點(diǎn)運(yùn)行優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果見下表及下圖。 工況 360MW 42

28、0MW 480MW 510MW 540MW 機(jī)組負(fù)荷 363.78 423.79 487.24 532.42 550.64 排汽壓力 8.01 8.21 8.81 15.04 11.95 最佳主汽壓力 10.716 12.558 14.601 16.608 16.567 最佳進(jìn)汽開度 2×58% 2×0% 2×58% 2×0% 2×54% 2×0% 2×54% 2×0% 2×56% 2×0% 試驗(yàn)熱耗 8511.39 8262.21 8192.19 8304.91 8186.18 試驗(yàn)供電煤耗

29、342.51 335.21 332.15 338.76 331.54 修正后熱耗率 8810.25 8544.89 8457.3 8362.49 8355.32 修正供電煤耗 355.68 346.2 342.95 341.1 338.39 優(yōu)化主汽壓力 10.716 12.558 14.601 16.7 16.7 經(jīng)過運(yùn)行優(yōu)化后的供電煤耗與原運(yùn)行供電煤耗相比，普遍降低1至2 g/(kW.h)，節(jié)能效果明顯汽輪機(jī)運(yùn)行優(yōu)化后機(jī)組供電煤耗 值得注意的是，空冷汽輪機(jī)組實(shí)際運(yùn)行中，汽輪機(jī)排汽壓力隨著功率、季節(jié)等變化而改變。對于濕冷機(jī)組排汽壓力變化范圍約為4kPa至12kPa；空冷機(jī)組排汽壓力變化范圍更

30、大，約為8 kPa至35kPa。 當(dāng)排汽壓力發(fā)生變化，最優(yōu)定滑壓運(yùn)行參數(shù)發(fā)生改變，運(yùn)行優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果已不再適應(yīng)新的排汽壓力。 如某600MW超臨界機(jī)組汽輪機(jī)，相同負(fù)荷、不同排汽壓力下，最佳主汽壓力及臨界點(diǎn)負(fù)荷的變化見下圖。 同一最優(yōu)主汽壓力，當(dāng)排汽壓力變化后，對應(yīng)不同負(fù)荷；即同一負(fù)荷下，不同排汽壓力，存在不同的最優(yōu)主汽壓力。 相同負(fù)荷下，隨著排汽壓力增加，最佳主汽壓力提高；且隨著排汽壓力增加，定滑壓臨界點(diǎn)負(fù)荷減小。不同排汽壓力下最優(yōu)定滑壓曲線 不同排汽壓力下最優(yōu)定滑壓臨界點(diǎn) 建議根據(jù)優(yōu)化試驗(yàn)的不同負(fù)荷下最優(yōu)主汽壓力的閥位運(yùn)行。只要在某一負(fù)荷，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定了最優(yōu)主汽壓力的閥位，固定閥位后，隨著

31、排汽壓力增大，主汽壓力肯定要提高，隨著排汽壓力降低，主汽壓力肯定要減小。當(dāng)主汽壓力到達(dá)額定主汽壓力時(shí)就自然確定了滑壓點(diǎn)，如果達(dá)到額定主汽壓力，負(fù)荷還不滿足，則開大汽輪機(jī)進(jìn)汽調(diào)整門，在額定主汽壓力下滿足負(fù)荷要求。 2、直接空冷系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化試驗(yàn) 直接空冷機(jī)組采用機(jī)械通風(fēng)手段強(qiáng)制冷卻汽輪機(jī)排汽，維持一定排汽壓力，在某一負(fù)荷，在環(huán)境溫度一定的情況下，汽輪機(jī)進(jìn)汽量不變時(shí)，提高空冷風(fēng)機(jī)頻率(功率增加)，機(jī)組背壓下降，汽輪機(jī)出力增加，機(jī)組熱耗下降，同時(shí)廠用電增加；相反，減小空冷風(fēng)機(jī)頻率(功率降低)，機(jī)組背壓增加，汽輪機(jī)出力下降，機(jī)組熱耗增加，同時(shí)廠用電減小。 對于供電煤耗而言，熱耗降低和廠用電增加帶來相反的

32、影響。因此存在一個(gè)最優(yōu)空冷風(fēng)機(jī)頻率(轉(zhuǎn)速)，在此頻率下，供電煤耗最小，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性最佳。即通過優(yōu)化試驗(yàn)得到不同氣溫和負(fù)荷下風(fēng)機(jī)最佳運(yùn)行頻率f，使機(jī)組上網(wǎng)功率增量 N（汽輪機(jī)功率的增量與空冷風(fēng)機(jī)耗功增量之差）最大。 熱耗率與廠用電率隨風(fēng)機(jī)頻率變化規(guī)律空冷風(fēng)機(jī)最佳運(yùn)行頻率確定 某600MW機(jī)組直接空冷系統(tǒng)優(yōu)化試驗(yàn)研究，試驗(yàn)分別在負(fù)荷為540MW、510MW、420MW，不同環(huán)境氣溫和不同風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率下進(jìn)行。試驗(yàn)結(jié)果如下：工況及編號 風(fēng)機(jī)頻率 試驗(yàn)負(fù)荷 機(jī)組背壓 環(huán)境氣溫 風(fēng)機(jī)總功率 大氣壓力 Hz MW kPa kW kPa 540MW 1 40 541.75 27.07 23.62 3533.48

33、 99.25 2 45 542.33 21.9 23.35 4742.16 99.28 3 50 542.47 18.78 23.16 6342.25 99.33 510MW 1 35 509.98 36.12 23.58 2217 98.93 2 47.5 510.1 19.13 23.00 5681 98.74 3 50 509.99 19.05 24.90 6342.11 99.91 420MW 1 40 420.05 23.37 25.94 3501.08 98.66 2 45 416.13 18.32 26.54 4687.28 98.62 3 50 415.78 16.89 27.

34、24 6452.25 98.63 根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可分別得到不同氣溫和負(fù)荷下風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率f和機(jī)組上網(wǎng)功率增量 N（機(jī)組功率的增量與空冷風(fēng)機(jī)耗功增量之差）之間的關(guān)系。 氣溫23.4、負(fù)荷540MW下f- N關(guān)系氣溫23.8、負(fù)荷510MW下f- N關(guān)系氣溫26.6、負(fù)荷420MW下f- N關(guān)系可見，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷一定時(shí)，在某一環(huán)境氣溫下，隨著風(fēng)機(jī)頻率f的增加，機(jī)組上網(wǎng)功率增量 （機(jī)組功率的增量與空冷風(fēng)機(jī)耗功增量之差）也在增加，當(dāng)風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率達(dá)到某一值時(shí)， N 有最大值，此時(shí)機(jī)組和直接空冷系統(tǒng)運(yùn)行匹配方式最優(yōu)；此狀態(tài)下得到的風(fēng)機(jī)運(yùn)行頻率f為空冷風(fēng)機(jī)運(yùn)行最經(jīng)濟(jì)頻率，經(jīng)濟(jì)頻率下的機(jī)組真空為最佳真空。不同工況

35、下空冷風(fēng)機(jī)最佳運(yùn)行方式負(fù)荷 環(huán)境氣溫 最大上網(wǎng)功率增量 風(fēng)機(jī)最佳頻率 MW MW Hz 540 23.4 20.64 50 510 23.8 42.73 48.5 420 26.6 16.74 48.3 根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果得到以下結(jié)論：1） 環(huán)境氣溫23.4，機(jī)組負(fù)荷540MW時(shí)，風(fēng)機(jī)最佳運(yùn)行頻率50Hz比風(fēng)機(jī)頻率45Hz運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性提高7.33MW，比風(fēng)機(jī)頻率40Hz運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性提高20.64MW；2） 環(huán)境氣溫23.8，機(jī)組負(fù)荷510MW時(shí)，風(fēng)機(jī)最佳運(yùn)行頻率48.5Hz比風(fēng)機(jī)頻率50Hz的經(jīng)濟(jì)性高0.68MW，比35Hz運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性高42.73MW；3） 環(huán)境氣溫26.6，機(jī)組負(fù)荷420MW時(shí)，

36、風(fēng)機(jī)最佳運(yùn)行頻率48.3Hz比風(fēng)機(jī)頻率50Hz經(jīng)濟(jì)性高0.58MW，比45Hz經(jīng)濟(jì)性高2.51MW，比40Hz運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性高16.74MW；4）在環(huán)境溫度相同（相近）的情況下，負(fù)荷降低對應(yīng)的最佳風(fēng)機(jī)頻率降低；負(fù)荷增加對應(yīng)的最佳風(fēng)機(jī)頻率提高。3、直接空冷系統(tǒng)冬季防凍運(yùn)行優(yōu)化試驗(yàn) 1）冬季運(yùn)行時(shí)，有效利用環(huán)境溫度低的有利條件，提高機(jī)組運(yùn)行真空，汽輪機(jī)排汽壓力控制在阻塞背壓附近，提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。2）冬季低溫嚴(yán)寒時(shí)段空冷系統(tǒng)運(yùn)行，應(yīng)投防凍保護(hù)自動(dòng)控制邏輯運(yùn)行，提高機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。如果原自動(dòng)控制邏輯不能正常運(yùn)行，可進(jìn)行防凍優(yōu)化運(yùn)行試驗(yàn)，重新確定防凍自動(dòng)控制邏輯。3）在利用風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)回暖時(shí)，運(yùn)行人員一定

37、要到現(xiàn)場查看風(fēng)機(jī)反轉(zhuǎn)運(yùn)行是否存在熱風(fēng)，否則停止回暖。4）加強(qiáng)運(yùn)行管理，低溫時(shí)段增加空冷島巡檢次數(shù)。 如某機(jī)組冬季環(huán)境溫度在零下20以下，最冷時(shí)零下30以下，通過防凍運(yùn)行優(yōu)化試驗(yàn)，重新確定防凍自動(dòng)控制邏輯，使冬季運(yùn)行背壓由18kPa下降到10kPa，取得顯著經(jīng)濟(jì)效益。4、空冷凝汽器經(jīng)濟(jì)清洗 空冷散熱器應(yīng)該合理清洗，清洗次數(shù)太多，清洗效果不大，運(yùn)行費(fèi)用增加（有的廠在夏季和秋季甚至不間斷進(jìn)行清洗）；清洗間隔太長，影響機(jī)組運(yùn)行真空，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性下降；長時(shí)間不進(jìn)行清洗，還可能導(dǎo)致散熱器表面結(jié)垢，沖洗不掉的后果，特別是污垢經(jīng)過雨雪后很容易在散熱器表面粘結(jié)、結(jié)垢。 所以，空冷散熱器清洗存在經(jīng)濟(jì)、合理、安全的清

38、洗頻次及清洗時(shí)間間隔。目前，空冷散熱器清洗完全依靠運(yùn)行人員的經(jīng)驗(yàn)和觀察臟污狀態(tài)決定清洗時(shí)間，而正確方法應(yīng)該根據(jù)散熱器性能變化狀態(tài)和運(yùn)行安全性決定清洗頻次及清洗間隔。七 節(jié)能降耗措施1、汽輪機(jī)本體技術(shù)改進(jìn) 存在的問題：與濕冷汽輪機(jī)相同 n 缸效率偏低，缸效率下降速度快n 汽缸上、下缸溫差大，汽缸變形n 汽封磨損嚴(yán)重，汽封間隙較大n 各監(jiān)視段參數(shù)高，偏離設(shè)計(jì)值措施： n 提高空冷汽輪機(jī)低壓缸、排汽通道的優(yōu)化設(shè)計(jì)水平 n 汽輪機(jī)通流部分改造n 汽輪機(jī)汽封改造與調(diào)整n 改進(jìn)低壓缸進(jìn)汽導(dǎo)流板n 改進(jìn)進(jìn)汽導(dǎo)管密封工藝n 高中壓內(nèi)、外缸夾層擋汽環(huán)改進(jìn)等措施2、直接空冷系統(tǒng)設(shè)備完善與改進(jìn) n 1）提高空冷系統(tǒng)

39、設(shè)計(jì)水平，提高機(jī)組設(shè)計(jì)性能指標(biāo)。n 2）空冷凝汽器漏風(fēng)治理。n 3）檢查、調(diào)整空冷風(fēng)機(jī)葉片角度，提高冷卻風(fēng)量。n 4）真空嚴(yán)密性治理。 3、直接空冷系統(tǒng)技術(shù)改造，提高機(jī)組度夏能力 n 電網(wǎng)的用電高峰負(fù)荷往往是夏季環(huán)境氣溫高的時(shí)間段，由于機(jī)組背壓較高，使得機(jī)組的滿發(fā)滿供成為一個(gè)突出的問題。而且夏季高背壓情況下，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性下降很多。 目前空冷機(jī)組迎峰度夏普遍應(yīng)用噴淋降溫尖峰冷卻裝置，但該裝置主要缺點(diǎn)： n 冷卻水噴淋到大氣中，不能回收，機(jī)組耗水率增大，并且使用除鹽水，增加運(yùn)行成本； n 噴水后冷卻空氣濕度加大、散熱器翅片管表面濕度增加，使空氣中的灰塵更容易粘附在散熱器翅片管上，造成翅片管贓污程度加

40、大，換熱效率下降。 n 目前，也有增加濕冷凝汽器冷卻部分汽輪機(jī)排汽，減少進(jìn)入空冷凝汽器的熱負(fù)荷，提高機(jī)組真空。但該方案投資大，耗水量大。 n 應(yīng)該應(yīng)用比較先進(jìn)的板式蒸發(fā)凝汽器 l 將空冷凝汽器和冷卻塔合二為一，使得傳統(tǒng)的水冷和風(fēng)冷冷卻塔的二次冷卻換熱過程合二為一，結(jié)構(gòu)緊湊； l 由冷凝器（板片式）、水循環(huán)系統(tǒng)及空氣系統(tǒng)三部分組成； l 主要工作流程：冷卻水被循環(huán)水泵輸送到冷凝器的上方，經(jīng)噴淋裝置均勻布液于冷凝器（冷卻管或板）上。乏汽在管內(nèi)通過，循環(huán)冷卻水分布均勻流動(dòng)穩(wěn)定的液膜繞流于管外，水膜吸熱不斷蒸發(fā)，部分水蒸發(fā)為蒸汽，被快速流動(dòng)的空氣帶走，從而有效利用水的蒸發(fā)潛熱，以較少的冷卻水冷凝管內(nèi)乏汽。空氣則自下而上與噴淋水形成逆流或者橫向流過與噴淋水成交叉流動(dòng)，從而將冷凝器外受熱蒸發(fā)的水蒸汽帶走，為減少水的吹散損失，在冷凝器與風(fēng)機(jī)之間加裝擋水板，以將空氣中夾帶的水滴分離下來。 1.風(fēng)機(jī) 2. 擋水板 3. 噴嘴 4 換熱管束5.循環(huán)水泵蒸發(fā)式冷凝器結(jié)構(gòu)示意圖 相比于傳統(tǒng)濕式冷卻循環(huán)冷卻方式及空氣冷卻方式： Ø 主要依靠冷卻水的蒸發(fā)潛熱來帶走熱量，改變單相流體利用顯