金竹山电厂3号机组通流部分改造后滑压运行试验研究.pdf

研究与试验 湖南电 力 第2 7卷 2 0 0 7年第4期 金竹山电厂3号机组通流部分改造后 滑压运行试验研究 邱应 军 ，黄丕 维 ，晏建 新 ，赵岳凡 ( 1 湖南省 电力公 司试验研究院，湖南 长沙4 1 0 0 0 7 ；2 大唐耒 阳发电厂，湖 南 耒 阳4 2 1 8 0 0 ) 摘 要：对金竹山电厂 3号汽轮机组进行通流部分改造后 ，机组的热经济性有较 大的提 高。为了对机组的性能有进一步的了解，对机组进行了滑压运行优化调整试验 。通过综 合分析 ，找 出机组定、滑压运行时最低热耗率对应的最佳 经济工况点，为机组在各种 负 荷 下运行方式的经济调度和参数选择提供依据。 关键词 ：汽轮 机 ；经济性 ； 中 图分类号 ：T K 2 6 ； T M6 2 1 单 阀 ；顺序 阀 ；滑压运 行 文献标 识码 ：A 文章 编号 ： Sl i d i ng pr e s s u r e o p e r a t i o n a f t e r mo d i f i c a t i o n o f s t e a m p a s s a g e p a r t o f No 3 u n i t i n J i n z h u s h a n p o we r p l a n t QI U Yi n g j u n ，HUANG Pi we i ，YAN J i a n x i n ，Z HAO Yu e f a n ( 1 Hu n a n El e c t r i c P o we r Te s t& Re s e a r c h I n s t i t u t e ，Ch a n g s h a 4 1 0 0 0 7 ，Ch i n a ；2 Da t a n g L e i y a n g P o we r P l a n t ，Le i y a n g 4 2 1 8 0 0 ， Ch i n a ) Ab s t r a c t ： Af t e r mo di f i c a t i o n o f s t e a m p a s s a g e p a r t o f No 3 u n i t i n J i n z h u s h a n p o we r pl a n t ，t h e t h e r ma l e c o n o my p e r f o r ma n c e wa s i mpr ov e d I n o r d e r t o i mp r o v e t h e e c o n o my p e r f o r ma nc e f u r t h e r， s l idi n g p r e s s u r e o p t i mi z e d a d j u s t me nt t e s t wa s c a r r i e d o u t Af t e r s u r v e ying t h e o p e r a t i o n mo d e s t h e o p t i mi z e d e c o n o my o p e r a t i o n p o i n t c o r r e s p on d i n g t o t h e l o we s t h e a t r a t e wa s f o un d o u t ，o f f e r i n g r e f e r e n c e t o e c o n o mi c a l d i s p a t c h i n g a n d p a r a me t e r s s e l e c t i o n u n d e r d i f f e r e n t c o n dit io ns Ke y wo r d s：s t e a m t u r b i n e；e c o n o m y； s i n g l e v a l v e；s e qu e n c e v a l v e；s l i d i n g p r e s s u r e o p e r a t i o n l 刖 吾 随着湖南电网负荷的峰谷差 日益增大 ，要求火 电机组更 频繁地 参与 调峰运行 。随着 调 峰时间 和调 峰量 的增 大 ，如何 提高 机组 的经 济效 益 ，实现节 能 降耗就显 得越来 越重要 。金 竹 山 电厂在 对 3号机 组 进行通流部分改造后 ， 为了进一步 了解机组性能 ， 充 分发挥改造的作用，对机组进行了运行优化调整试 验 ，旨在为机组在各种负荷下运行方式 的经济调度 和参 数选择 提供依 据 。 2 设备概况 金竹 山电厂 3号汽 轮机 是 由上海 汽 轮机 厂生 产 的N1 2 5 1 3 2 4 5 5 0 5 5 0型超高压、 一次中间再热、 反动式、单轴、双缸双排汽、凝汽式汽轮机 。热力 收 稿 日期 ：2 0 0 7 0 1 1 0 系统配置有2台高加、4台低加、1台轴封加热器和 1台除氧器。由于其投产年代较早， 设计 、 制造技术 比较落后 ， 在长期运行 中汽轮机通流部分磨损严重 ， 经 济性能较 差 ，汽轮机 热耗率 较高 。为 了提高机组 的经 济性 ， 增强机 组调 峰能力 ， 东方 汽轮机 厂对 3 号 机通流部分进行了技术改造， 改造后的型号为N1 3 5 1 3 2 4 5 3 5 5 3 5 ， 功率 比改造前增加了1 0 Mw ， 主 汽压力保持原设计值不变，主汽温度、再热汽温度 由原来 的 5 5 0 调整 为 5 3 5 。 3 试验标准 、测点及仪器 3 1 试验 标准 ： 采 用 G B 8 1 1 7 8 7 电站 汽轮机 热 力性 能试验 规程 ； 试验参照标准 ：美国机械工程师协会 汽轮机 性 能试验 规程 ； 维普资讯 第 2 7卷 2 0 0 7 年第4期 湖南电 力 研究与试验 水和水蒸气性质表 ： 国际公式化委员会1 9 6 7年 工业用I F C水和水蒸气状态方程。 3 2 试验测 点 机组性 能试 验热 力 系统基本 按原设计 热力 系统 运行 ，共安置了4 4个压力测点，6 6 个温度测点和9 个差压测点及1个电功率测点 。主流量采用经过校 验的标准喉部取压长颈式流量喷嘴测量主凝结水流 量 。流量测量管段安装于 4号低加出口至除氧器入 口之间水平凝结水管道上。 3 3试 验仪器 电功率测量 ： 试验 用精 度为0 0 5 级GX M3 0 5型 三相功率变送器测量，三相两表法接线 ； 压力测量：用精度为 0 0 7 5级 R o s e mo u n t 3 0 5 1 型压力 变送器 测量 ； 流量 差压 测量 ： 型差压 变送器 测量 ； 4 2 3 汽轮机运行参数尽可能达到设计 ； 4 2 4 各加热器水位正常、稳定； 4 2 5 不投或尽量少投再热器减温水。 必须投减温 水时 ， 使减温水量在试验持续时间内基本保持恒定 ； 4 2 6 机组运行参数调整到试验规定值并保持稳 定 ，偏差及波动符合试验规程要求，回热系统正常 投入 ； 4 2 7 机组稳定运行0 5 h以上，并确认试验仪表 及数据采集系统工作正常后 ，开始试验记录，每一 工况试验持续时间2 S 。 试验数据采集装置采集频率 为差压、电功率 3 0 S ，压力、温度 1 rai n ，人工记录 的各储水容器水位及辅助参数， 读数频率5 mi n 次 。 5 试验 结果及分析 采 用 0 0 7 5级 R o s e mo u n t 3 0 5 1 5 1 试 验数 据 处理 温度 测量 ： 用精 密级铂 电 阻和K 型热 电偶测 量 ； 数据采集： 试验用精度为0 0 2 级的I MP分散式 数据采集装置，电功率、流量差压、压力、温度等 信号引入计算机 自动采集和储存数据； 储水箱水位变化量测量 ：除氧器水箱、凝汽器 热井等储水容器的水位变化量用就地水位计人工读 数 。水位计标尺最小刻度为毫米。各加热器水位在 试验 中维持 不变 ； 系统漏 流量测 量 ：试 验热 力系统无 法隔离 的漏 流量 由人工 采用容 积法 测量 ； 所有试验用仪器仪表在试验前均经法定计量部 门校验合格 ，符合精度要求。 4 试验工况 的选择 、条件及 方法 4 1 试 验 工况 的选择 机 组 在 不 同 负 荷 下( 1 0 0 MW ， 1 2 5 MW ， 1 3 5 Mw) ，不同运行方式下 ( 阀方式：单阀、顺序 阀 ；主汽 压力 ：1 1 8 MP a ，1 2 5 MP a ，1 3 2 MP a ) 共 1 8 个工况的汽轮机高、中压缸效率及热耗率。 4 2 试 验 条件及方 法 4 2 1 试验热力系统严格按照设计热平衡图所规 定的热力循环运行并基本保持稳定 ； 4 2 2 系统 隔离符 合试 验要求 ， 管 道、阀门无 异常 泄漏 ，与设计规 定 的热力 循环无 关的其他 系统及 进 出流量 都进行 了隔 离 ，对在 试验 中无法 隔离 的流 量 进行 了测量 ，系统 不明漏 量控 制在 0 3 以内 ； 试验中锅炉保持运行平稳，以确保机组参数和 功 率 的稳定 。试验 时每个 工况运 行 2 h ， 并选取 相对 稳定的一段连续记录 ( 一般为1 2 h ) 进行平均值计 算 ，此平均值经过仪表校验值，零位、高差、大气 压力等修正后作为性能计算的原始数据 ；对同一参 数多重测点 ( 左、右或前 、后)测量时，取其算术 平均值；主凝结水、高压轴封一段漏汽 ，高中压 门 杆一段漏汽，轴封二段漏汽，轴封供汽、再热器减 温水和过热器减温水等流量 ，用测量的差压值和介 质压力及温度来计算 ；人工记录的各储水容器水位 变化 量根 据容 器尺 寸 ，记 录时间 和介质 压力及 温度 将其换算成 当量流量。 5 2试验 结果 机组在不同负荷下 ， 不同运行方式下的试验高、 中压缸效率 、修正后热耗率等重要参数之 比较 ( 滑 压 运 行工 况未计 入 主汽压力对 热耗 的修正 ) ， 见 表1 ， 表 1 机组主要性能参数对照表 ( 单阀滑压) 试验主汽压 试验高压 缸 试验 中压缸 修正后热耗 力 MP a 效率 效率 率 k J ( k Wh ) 一 1 l 1 7 5 6 7 8 5 9 0 2 5 8 6 5 5 0 0 l 2 5 O 6 5 9 9 9 0 3 2 8 6 5 9 6 0 1 3 4 4 6 3 4 1 9 0 5 5 8 6 6 0 O 0 6 6 7 3 5 3 9 0 2 5 8 5 3 1 5 8 l 2 4 4 7 2 7 0 9 0 3 6 8 5 6 7 2 O l 3 4 0 6 9 4 7 9 0 5 2 8 5 6 7 9 4 l 1 6 9 7 6 2 O 9 0 5 O 8 4 6 7 2 3 l 2 3 6 7 3 5 2 9 0 3 3 8 4 6 8 3 5 l 3 3 2 7 2 3 9 9 0 3 2 8 4 7 4 6 4 1 7 维普资讯 研 究与试验 湖南电 力 第 2 7卷 2 0 0 7年第4期 2 ； 并 由下述参数可用曲线模拟出在 1 0 0 Mw 主汽压 力为 1 1 7 MP a时 机 组 对 应 热 耗 最 低 为 8 5 0 8 k J k Wh ， 在 1 2 5 MW 主汽 压力 为 1 2 2 MP a时 机 组 对应热耗最低为 8 4 6 2 8 k J k Wh 。 表 2 机组主要性能参数对照表 ( 顺序阀滑压) 试验工况 试验 主汽压 试验高压缸 试验中压缸 修正后热耗 负荷 wM 力 MP a 效率 效率 率 k J ( k wh ) 一 1 7 5 1 8 7 2 5 4 7 0 7 0 7 6 5 2 7 5 6 8 7 5 7 4 7 6 2 0 7 6 1 5 7 6 4 9 9 0 93 9 0 7 5 9 0 7 8 9 0 36 90 5 7 90 4 5 9 0 5 0 9 0 6 5 9 0 3 0 8 5 0 7 8 7 8 5 2 4 6 2 8 5 6 2 9 6 8 4 6 3 6 6 8 46 2 8 4 8 4 8 0 6 0 8 41 6 7 2 8 41 7 1 6 8 4 2 3 4 8 5 3 从 表 1 ， 2可 以得 出 ， 在 相同工况下 ( 基 本相 同 的负荷与主汽压力)顺序阀运行比单阀运行时高压 缸 效 率 要 高 ，试 验 热 耗 率 要 低，在 低 负 荷 ( 1 0 0 Mw) 下表现尤为明显 ： 高压缸效率偏低7 左 右， 热耗率偏高1 1 0 k J k Wh左右； 在高负荷情况下 ， 顺序 阀方式运行 相 比单 阀仍然具有较好 的热经济 性 ，只是其影响比低负荷时要小。因而建议机组无 特殊情 况 时 ，应采用 顺序 阀的控 制方式 。 5 4 中压缸 效 率 在蒸 汽 流 量很 大的 变化 范 围 内基 本 恒定 。 5 5 在额定负荷 ( 1 3 5 Mw)运行时，建议采取定 压 、顺序 阀 的运行 方 式 ，因为在此工 况点 ，主 汽压 力对机组热耗 的影 响甚微 ，而且 当主汽压力滑至 1 1 7 MP a时 ， 4个高 调 门 已全开 ， 压力 稍有 波动 ， 将 引起调门的频繁动作， 给运行带来一定困难与风险。 6 经济性 比较 金 竹 山 电厂是 湖南 电 网的主要调 峰机组 ，因而 带低负荷 的时间比较长， 2 0 0 4年下半年机组 的平 均负荷为 1 1 4 Mw ，平均主汽压力为1 3 3 MP a 。依 金 竹 山 电厂 的 习惯运 行方 式 ， 在 1 0 0 MW 1 2 5 MW 之 间 ， 主汽 压力 一般 为 1 2 7 MP a左右 ， 此 时机 组在 1 0 0 MW 时 的 热 耗 由 插 值 法 得 出 为 8 5 3 4 6 k J k Wh， 1 2 5 MW 时 为8 4 6 8 8 k J k Wh 。 若对机 组进 行 优化运行 ，则在 1 0 0 Mw 负荷下 ，当主汽压力滑压 至 1 1 7 MP a时 ，对应 的热 耗值为 8 5 0 7 7 k J k Wh ， 此 时 ： 8 5 3 4 6 -8 5 0 7 7 ：2 6 9 k J k Wh( 降低 机组煤 1 8 耗 0 9 2 g k Wh ) 在1 2 5 Mw 负荷下 ， 主汽压力滑压至1 2 2 MP a 时 ，机组对 应 热耗为 8 4 6 3 0 k J k Wh ，此 时 ： 8 4 6 8 8 8 4 6 3 0 =5 8 k J k Wh ( 降低机组煤 耗 0 2 0 g k Wh ) 保守估计 ，改造后的3 ，4号机组 以每年 2 0 0 0 h 台在1 0 0 Mw 负荷点运行， 2 0 0 0 h 台在 1 2 5 Mw 负荷点运行计算 ，则其年发电量为 ： 1 00 1 0 。 2 0 0 0 2+ 1 25 1 0 。 2 0 00 2= 9 1 0 0 kW h 年节约标准煤约： 9 1 0 。 ( 0 9 2 +0 2 ) = 1 0 0 8 t 按每 吨标 准煤价格 5 0 0元 t 计 算，节约资金 1