蒋寻寒---超临界机组和超超临界机组的优化设计问题_第1页
蒋寻寒---超临界机组和超超临界机组的优化设计问题_第2页
蒋寻寒---超临界机组和超超临界机组的优化设计问题_第3页
蒋寻寒---超临界机组和超超临界机组的优化设计问题_第4页
蒋寻寒---超临界机组和超超临界机组的优化设计问题_第5页
全文预览已结束

下载本文档

版权说明:本文档由用户提供并上传,收益归属内容提供方,若内容存在侵权,请进行举报或认领

文档简介

1、大型火电机组的一些优化设计问题蒋寻寒打马启磊打阮圣奇打曹祖庆2(1,安徽省电力科学研究院,合肥230601;东南大学,南京210018)摘要:从节能角度出发,对目前引进型超超临界火电机组的汽轮机、锅炉方面一些典型的 设计问题进行了分析,指出能耗增加的不良后果,建议新机组设计进一步向节能倾斜,并 提出一些优化设计方法,以便今后新建的超超临界机组能够充分发挥低能耗、低排放的优 势;对于节能相关运行仪表的配置,也给出了一些技术建议。关键词:超超临界,火电机组,优化设计some key points in optimizing design for large scale coal fired pow

2、er unitsabstract: for the super critical coal fired power units in china, there are some typical shortcomings for energy conservation in design,which are pointed out in this paper. improvements are presented for the units to be setup for lowest energy consumption and waste emission. instrunments con

3、figuration methods for most important parameters are also presented for thermo performance test and analysis*key words: ultra super critical, coal fired power unit, design optimization1刖吞由于种种原因,国内的很多超临界和超超临界机组未能充分发挥英应冇的低能耗、低 排放优势,需要从设计、安装、调试、运行和维护等诸多方面发现和解决问题。本文探讨设 计方面节能相关的-些典型问题。这里的讨论不涉及空冷机组。2锅炉2.1

4、设计燃料选择事先需要对燃煤帀场进行深入的评估,尽可能选择今后容易购买、即将实际主耍便用 的燃煤作为设计煤种。为节省投资,可以选择优质煤种作为设计煤种,但投产后实际使用煤 种如果品质偏离较大,则运行屮锅炉效率卜降、辅机用电增加,增加的代价很人,得不偿失。2. 2辅机形式和容量根据合理的设计和校核燃料,优选制粉系统、引风机等重要辅机的形式和容量,保证 和机组的整体设计合理搭配。比如引风机或一次风机容量略偏小,一旦使用非设计煤种,热 值偏低10%,如果加上空气预热器漏风率增加到10%,就难以满足bmcrt况运行要求。 辅机容量偏大的例子也很多。3汽轮机3. 1汽轮机的通流面积配置目前新国标gb/t

5、5578-2007l2j尚未普遍使用,除了四门子引进型超超临界汽轮机以 外,其它的国产超临界和超超临界汽伦机普遍使用dl/t 892-2004 lfe准确定铭牌,过于保 守。同时,国内三人动力厂的设计,理念有所不同,有的为保证出力,通流面积放人5% 左右,通流能力太强,和整个机组搭配并不合理,低负荷运行时,主汽压力偏低,必然增加 损失;有的坚持节能的策略,面积安排比较紧,虽然很容易达到、超过ds892-2004的出 力要求,但汽轮机容最略低于锅炉的能力,也冇改进的余地。需要注意的是,针对开式循环 水和闭式循环水系统,山于背压明显不同,同容量、同参数、同系列汽轮机的通流血积应有 不同的安排,差别

6、应为23%。3.2保证铭牌出力关于容量,目前有一个比较人的理论问题:按设计规程,每年最热的1()%时间的气象 条件卜,是不保证机组发出铭牌出力的,但电网调度并不认可这个概念,而是要求火电机组 在运行中的任何吋候都有能力发出铭牌出力。这个问题目前并未显现,主要原因是dltt 892-2004对汽轮机的性能要求较低,设备冇较大的余量。如果普遍使川gb/t 5578-2007标 准,问题就开始显现,而使用iec-45-1的时候,问题可能会比较突出。3.3主、辅机容量搭配机、炉容虽需要合理匹配,600mw机组的锅炉配660 mw汽轮机是非常荒唐的搭配, 同样,在660mw机组上配置600mw机组的辅机

7、,也不合理,必须制止。3. 4冷端设计3.4.1不均衡问题若额定背压较低,又按tha工况设计,则选配较长的末级叶片可以获得更好的经济性 5o而国内600mw级别超临界和超超临界汽轮机冷端设计普遍存在的问题是,末级叶片过 长而冷端设备容虽:偏小。这个问题的主耍原因是设计规程陈旧。对于闭式循环水系统机组, 背压额定值过于乐观6。值得注意的是,北方机组冷却塔面积小得多,循环水冷却倍率也 较小,实际背压条件和南方机组差别一般并不大。额定背压取值不合理,往往造成汽轮机末 级叶片选择过长,既增加能耗,乂降低汽轮机的夏季最大出力。考虑机组多数需要调峰,则 损失更大。国内600mw亚临界、超临界机组数量巨大,

8、这个损失累计起来是相当惊人的。 90年代及以前,300-600mw亚临界汽轮机末级叶片只有900mm左右的尺寸,没有其它选 择;引进型超临界汽轮机开始增加1000mm左右长度的末级叶片可选,但国内600mw机组 多数选择不当,而660mw机纽直接套用600 mw汽轮机的低压缸,情况就要好得多。3. 4. 2合理确定背压和低压缸配置的要点过唤的原始环境数据。对于闭式循环水系统,年平均气象条件;对于开式循环水系统, 真实的平均取水温度。平均环境条件和额定出力下,合理的循环水调度方式。不能按夏季的调度方式考虑6。还必须考虑机组负荷特性的准确定位:基荷述是调峰。这相当困难。经常参与调峰的机 组,应考虑

9、适当减少低压缸排汽而积。设计院需要了解不同低压缸配置下的汽轮机微增出力 的变化情况67。目前同容量的汽轮机,往往有2、3种不同的低压缸配置可供选择,但选对并不容易。通过大量验收试验,国内一些电科院已经发现,总体趋势上,越是高参数机组,部分负 荷卜似乎能耗增加幅度越大。很容易验证,按厂家的设计数据,容量相同、低压缸一致的不 同初参数汽轮机,低负荷下热耗升高的比例人致相同。因此,出现这个现象,主要原因就是 高参数汽轮机排汽面积配置过大。至少可以冇结论:排汽面积增加一档,同厂家、同初参数、 同容量、同技术系列的汽轮机,tha工况热耗差別较小,但(50%负荷热耗率-100%负荷热 耗率)增加较多,可以

10、达到tha工况热耗的1%上下。因此,排汽1侨积宁可稍偏小,不应 偏人。国内发电机纽备丿ij容量比例逐步增加的人趋势是明确的,因此,即使是超超临界机组, 般也要考虑在一定程度上参与调峰。3.4.3充分发挥双背压的优势目前600mw1000mw汽轮机普遍使用4排汽、双背压设计,因此,有些机组的两个 低压缸可以针对不同的背压,分别选用不同长度的末级叶片,达到最大的节能效果。3. 4. 4 600660mw超超临界汽轮机,能否采用双排汽设计?基荷机组:一般不应采用双排汽设计,因为不经济,除非使用1270mm(50in)以上的钛 合金末级叶片。11451220mm(4548in)的钢制末级叶片,如果是双

11、排汽设计,则排汽面积偏 小,只适合500550mw容量,用于600mw超超临界机组,额定背压要达到6.5 kpa左右 才合理,只适合海南、广东等地配备闭式循坏水系统的少数机组。调峰机组:平均负荷率按8()%或以内考虑,600mw,其至660mw汽伦机采用454&n 末级叶片的双排汽设计,从汽轮机运行角度看,可能是经济的选择。另外,双排汽设计造成凝汽器宽度和高度尺寸增加,而且低压缸起吊高度增加,因此, 厂房深度和高度增加,体枳不减反增,总体投入增加;凝汽器高度增加,循环水泵需要提高 扬程,增加厂用电消耗5;不能亨受双背压的好处。这都是需要考虑的。因此,如果60()660mw超超临界机纟r

12、负荷率不按8()%或以内考虑,则应慎用双排汽设 计。我们很容易看到国内近几年来大机组定位方面,思路的前后不一致、不连贯:超临界 600mw级别汽轮机的末级叶片选择显然是按机组带棊荷考虑的(呈木都是4x 1000mm), 而超超临界600 mw级别机纽排汽总面积多数小一些(660mw机纽多为4x 1000mm或4 x900mm, 600 mw多为2x 1220mm),更多的是按调峰机组考虑的。为真正改进汽轮机冷端设计,电厂和发电集团盂要改变汽轮机的性能验收条件,除了 tha t况外,应增加80%负荷的热耗验收,并合理设置该工况的热耗权重。3. 4. 5 1000mw级别汽轮机的低压缸同样的角度看

13、国内己经投产的1000mw级别机组,在that况f,末级叶片的安排是 大致合理或略偏长,但仍需要考虑机组的实际负荷定位,按8090%的平均负荷设计会更合 理。这样,一些1000mw汽轮机,如果采用原末级叶片,则容量可以冇所增加,适当增大 高、中压缸通流面积即可:或者容量不变,高背压的低压缸采用短一级的末级叶片。3. 4. 6冷端设备容量末级叶片长较长,排汽面积偏大,则要求较低的背压,而国内机纽实际上冷端设备容量 普遍略偏小。具体表现在冷却塔而积偏小,填料性能有改进余地,循环水泵容量选型各不相 同,但扬程普遍过大。相比欧美70年代及以前,国内新建火电机组的冷却塔容量是比较人 的,但相比90年代末

14、以后投产的欧洲机组,又明显小一些。建设更大的冷却塔,会受到技 术、投资、审批等多方血的限制。根据目而的实际情况,适当增加循环水泵容量,降低扬程 13m,是既节能,又节省投资的有效措丿施。循坏水泵一般不宜设置变频器,投入太大,投 资回收期限过长。国内目前还没冇13000m2以上巨型冷却塔的设计、建造技术,为此,针对10001100mw 的火电机组冷却塔,建议电力设计院进行12500m2 (长江沿岸地区1000mw f1前配12500m2 冷却塔)和2x9000m2 (华东地区600mw机组一般k 9000m2冷却塔)这样不同配置的技 术经济比较。国内需要学握一机双塔的设计和运行技术。内陆地区即将

15、建设一批大型核电机 组,由于汽轮机热耗很高,冷却塔负荷太人,必须是一机配置双塔。3. 4. 7辅机凝结水泵扬程普遍过大,完全没有必要。从亚临界机组到超超临界机组,凝结水泵设计 扬程只需要240280m就已经足够,而实际往往达到330380m,余量太大,浪费严重。考 虑到这个因索,配备变频器的时候,还可以显著减少投资。小汽轮机的选配。小机的厂家较多,需要注意,小机必须能够适应在vwo和bmcr 工况下连续运行的要求,还需要考虑锅炉整体压损可能不同,对小机的转速要求也就不同。1000mw级别汽轮机,对于双列高加配置,需要研究水侧旁路容量的合理配置。3运行仪表配置性能监测需要的测点和仪表设置。国产机

16、组的dsc仪表为运行和控制而设置,热力性 能检测、能耗分析等方曲存在缺陷,测点不足、仪表位置或设置不当的情况较多910o比 如,机侧主汽压力、温度,机侧再热压力、温度,在主汽阀和中联门前的支管上都应有测点 设置;高、中压缸排汽压力、温度,应在离汽缸5米上下的位置设置测点,等等。很多现役 国产机组并不满足这些要求。关于汽轮机的试验测点,还有一个趋势需要关注:汽缸内外的汽流组织越來越复杂,其 至原本简单的冲动式汽轮机,现在也有诸如高排端轴封到中排端轴封、中压缸冷却蒸汽、高 压门杆漏汽到热再等汽流,为此,厂家需要考虑在某些混合点前、后设置温度测点和仪表, 以便热力试验中确定辅助流量,更有效地进行能耗

17、分析。除氧器进水流量m使用标准喷嘴而不是孔板,共至较贵的asme标准长颈喷嘴都是良 好的选择。90年代以前,国内不能生产绝压变送器,汽轮机背压测量、考核都是用真空表,在口 前的条件下,为避免大气压变化的干扰,应当逐步淘汰真空概念,统一使川绝压表测量汽轮 机背压。很多机组建设时,没有安装网笼探头,也会彫响背压测量精度。锅炉方而,氧量和排烟温度测点位置不好,代表性较差,是比较普遍的问题°现阶段锅 炉厂的热力计算中,普遍默认的一次风机和送风机的压缩温升分别为3°c和6°c,而实际运 行屮此温升远不止于此普遍情况是一次风温升超过10°c,二次风温升超过6

18、6;c,为此需要 配备空预器空气侧入口温度测点。4解决问题的有效途径节能技术监督要从基建开始。解决以上这些问题,盂要在机组设计中,由当地的电科院 参与设计联络会议,根据长期的调试、热力试验和节能工作经验,提供相关的技术建议,并 形成固定的制度。火电机组的相关设计规程,需耍尽快进行必耍的更新。5结语国内在近10年中,发展超临界和超超临界机组取得了巨大的成就,中国已经是世界上 超临界和超超临界机组最多的国家,这些机组投产后,推动国内火力发电行业的能耗水平急 剧卜降,贡献是有目共睹的。同时应当看到,和发达国家相比,我们的机组在设计、建设方 而存在一些差距,需要尽快弥补。比如欧洲,山于严苛的节能减排法

19、规,在设计上,新建火 电机组明显地更倾向于增加投入,降低能耗,新的褐煤锅炉热效率可以达到95%,除了煤 质、燃料预处理等因素以外,增加钢材用量也是重要的原因;1027mw机组(iec 045-1, 和当于dl/t 892-2004标准下的950mw)的冷却塔淋水面积达到14000m2,高200m,比国 内同容量的机组的冷却塔,容量大得多8,因此,机组额定廿压只有3.3 kpae邹县电厂 1000mw机组(dl/t 892-2004标准)的冷却塔淋水面积120()011?, 165m高,但目前国内 还不能建设13000m2以上的巨型冷却塔,盂要大虽的科研和技术积累。火电机组的节能设计, 部分和技术相关,但几乎全部和成木有关。随著国内节能减排的要求不断提高,在新建机组的设计建设方血,需要解决两个问题: 逐步向节能设计方向倾斜,这需耍增加一些建设投资,开发一些新技术;优化设计,准确定 位机纟r的负荷性质,优选关键参数,优选辅机形式,优化主、辅机容呈搭配,防止出现既增 加投入,乂增加机组投

温馨提示

  • 1. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
  • 2. 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
  • 3. 本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
  • 4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
  • 5. 人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
  • 6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
  • 7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

评论

0/150

提交评论