滑壓典型案例介紹

用戶概況包頭東華熱電有限公司位于包頭市東河區(qū)、河?xùn)|鎮(zhèn)壕賴溝。包頭市東華熱電有限公司于2003年4月2日注冊成立。是由中國華電集團(tuán)公司、北京國際電力開發(fā)投資公司和內(nèi)蒙古蒙電華能熱電股份有限公司共同投資，由中國華電集團(tuán)公司控股建設(shè)的大型火力發(fā)電企業(yè)。包頭東華熱電項(xiàng)目建設(shè)2×300MW熱電機(jī)組，總投資25.78億人民幣，2005年底第一臺機(jī)組投入運(yùn)行，2006年初第二臺機(jī)組投運(yùn)，實(shí)現(xiàn)年發(fā)電量3300GWH、年供熱量522萬GJ。該工程主要向包頭東河區(qū)供熱供電，同時(shí)取代大量小鍋爐，既緩解包頭市嚴(yán)重的大氣污染問題，又可為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供充足的電力。項(xiàng)目背景隨著我國電力需求的巨大發(fā)展，為了提高單機(jī)發(fā)電量，大容量機(jī)組日益增多，逐漸替代小容量機(jī)組，總的電網(wǎng)容量越來越大，這樣就造成了電網(wǎng)的峰谷差也越來越大，過去固定發(fā)電量的電網(wǎng)主力機(jī)組不得不參與降負(fù)荷的調(diào)峰運(yùn)行，時(shí)常在55%～90%負(fù)荷之間作大幅度的變工況運(yùn)行。這樣，機(jī)組實(shí)際的運(yùn)行工況經(jīng)常偏離汽輪機(jī)組設(shè)計(jì)時(shí)的額定工況，若機(jī)組運(yùn)行參數(shù)仍然按照設(shè)計(jì)參數(shù)運(yùn)行的話，機(jī)組的運(yùn)行效率會明顯降低，經(jīng)濟(jì)效益變差。為了應(yīng)對機(jī)組變負(fù)荷時(shí)經(jīng)濟(jì)性差的問題，現(xiàn)今大型火電發(fā)電機(jī)組日常運(yùn)行過程經(jīng)常采用復(fù)合滑壓運(yùn)行方式：在較高負(fù)荷區(qū)域和較低負(fù)荷區(qū)域運(yùn)行時(shí)，機(jī)組采用定壓運(yùn)行方式，這時(shí)主要依靠高壓調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)綜合流量指令來改變機(jī)組負(fù)荷；在中間負(fù)荷區(qū)域運(yùn)行時(shí)，機(jī)組采用滑壓運(yùn)行方式，這時(shí)閥位不變，主要依靠改變主蒸汽壓力來改變機(jī)組負(fù)荷。每一臺機(jī)組在出廠時(shí)，生產(chǎn)廠家都會根據(jù)額定背壓和額定供熱抽汽量為汽輪機(jī)設(shè)計(jì)一條復(fù)合滑壓運(yùn)行的控制曲線，用以實(shí)現(xiàn)上述的復(fù)合滑壓運(yùn)行方式，保證機(jī)組在較優(yōu)的狀態(tài)下運(yùn)行。 但是供熱抽汽機(jī)組目前普遍采用的滑壓運(yùn)行曲線，是將機(jī)組的負(fù)荷作為自變量，在某一特定抽汽量及某一背壓的情況下來確定機(jī)組的主蒸汽壓力，然而，在汽輪機(jī)日常運(yùn)行過程中，隨著季節(jié)變換引起凝汽器壓力變化或是由于機(jī)組對外抽汽供熱引起機(jī)組負(fù)荷的變化等，常會使汽輪機(jī)控制系統(tǒng)給出的主蒸汽壓力偏離預(yù)想的最佳滑壓值，造成原滑壓曲線不準(zhǔn)確，這就會對機(jī)組滑壓運(yùn)行效率產(chǎn)生不利的影響，較大的影響了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。包頭東華熱電有限公司的亞臨界330MW濕冷機(jī)組，在實(shí)際運(yùn)行過程中，為汽輪機(jī)廠家提供的原規(guī)律，滑壓運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性較差，未考慮抽汽及背壓變化對機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性的影響，無法滿足機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的需求。為了提高機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，研究出#2機(jī)組最優(yōu)滑壓運(yùn)行曲線的直接影響因素，克服以往的以機(jī)組負(fù)荷作為自變量的滑壓運(yùn)行曲線設(shè)定方法的弊端，研究出適合機(jī)組最優(yōu)滑壓運(yùn)行曲線，需要對機(jī)組進(jìn)行滑壓綜合優(yōu)化。對于機(jī)組目前普遍采用的滑壓運(yùn)行曲線，一般是將機(jī)組的負(fù)荷作為自變量來確定機(jī)組的主蒸汽壓力，機(jī)組負(fù)荷發(fā)生變化，機(jī)組的主蒸汽壓力便隨之改變。眾所周知，機(jī)組負(fù)荷的影響因素較多，如初壓的變化對機(jī)組的循環(huán)效率、相對內(nèi)效率、給水泵功耗、節(jié)流損失等產(chǎn)生影響。因此在給定的負(fù)荷情況下，考慮這些因素的綜合影響，確定出使機(jī)組熱耗或者煤耗達(dá)到最低時(shí)的最優(yōu)滑壓運(yùn)行壓力。為了克服目前通用滑壓運(yùn)行曲線設(shè)計(jì)方法的弊端，本項(xiàng)目通過采用上述方法對機(jī)組的滑壓運(yùn)行曲線進(jìn)行綜合優(yōu)化，將能夠使機(jī)組的滑壓運(yùn)行曲線適應(yīng)不同抽汽量下的運(yùn)行模式，滿足機(jī)組滑壓運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和供熱量的需求，并且本項(xiàng)目確定和實(shí)現(xiàn)的機(jī)組滑壓運(yùn)行曲線受機(jī)組背壓變化的影響也會很小。因此，本項(xiàng)目將會大大改善供熱機(jī)組滑壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。復(fù)合滑壓運(yùn)行是一種噴嘴滑壓運(yùn)行方式，在高負(fù)荷區(qū)采用定壓噴嘴調(diào)節(jié)，用改變調(diào)節(jié)級通流面積的方法調(diào)節(jié)負(fù)荷，以提高機(jī)組的熱效率；在低負(fù)荷區(qū)域，若干個(gè)調(diào)節(jié)閥中，除1-2個(gè)調(diào)節(jié)閥關(guān)閉外，其余調(diào)節(jié)閥門均全開進(jìn)行滑壓運(yùn)行，以防熱效率降低過多，即通常所見的兩閥滑壓，三閥滑壓等；在極低負(fù)荷區(qū)域又進(jìn)行較低水平的定壓運(yùn)行。通常當(dāng)機(jī)組負(fù)荷在26%-91%范圍內(nèi)時(shí)，進(jìn)行滑壓運(yùn)行。而當(dāng)機(jī)組負(fù)荷在26%以下或91%以上時(shí)，機(jī)組采用定壓運(yùn)行方式。這樣既可以提高機(jī)組調(diào)節(jié)過程的靈敏度，又可以大大改善機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，故較為實(shí)用。故本課題將對復(fù)合滑壓運(yùn)行方式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)，通過實(shí)驗(yàn)分析計(jì)算得到適用于復(fù)合滑壓運(yùn)行的滑壓運(yùn)行曲線。另外，本項(xiàng)目在采用理論建模的變工況運(yùn)行計(jì)算的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)驗(yàn)法確定機(jī)組的滑壓運(yùn)行曲線，因此，具有較高的準(zhǔn)確性，通過該方法確定的滑壓運(yùn)行曲線能夠較好的應(yīng)用于工程實(shí)際。鑒于機(jī)組為供熱機(jī)組變工況運(yùn)行的特殊性，本課題組細(xì)致地分析了背壓、抽汽量變化對機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性等的影響，并且進(jìn)行了大量的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，從而提高機(jī)組的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。項(xiàng)目實(shí)施情況滑壓優(yōu)化的項(xiàng)目實(shí)施主要分為四個(gè)部分：熱力系統(tǒng)能損分析、進(jìn)行滑壓試驗(yàn)、熱耗計(jì)算、實(shí)際工況及能損分析、滑壓曲線設(shè)計(jì)。熱力系統(tǒng)能損分析分析熱力系統(tǒng)的各種改進(jìn)與變化對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響，可以指出提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的方向，具有重要的實(shí)踐意義。熱力系統(tǒng)的變化將影響到機(jī)組的循環(huán)吸熱量、作功和加熱器抽汽量。在主蒸汽流量不變的條件下，計(jì)算出熱力系統(tǒng)變化引起的吸熱與作功的變化，進(jìn)而計(jì)算出系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的變化，可使計(jì)算過程簡化。由于在不同工況下，系統(tǒng)變化對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響是不同的。分析問題時(shí)，通常選擇汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)額定工況或經(jīng)試驗(yàn)測定的額定負(fù)荷工況。以下基于機(jī)組的設(shè)計(jì)額定工況采用等效熱降法分析各種熱力系統(tǒng)變化對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響。（1）主蒸汽若主蒸汽泄漏至系統(tǒng)外，為保持系統(tǒng)中工質(zhì)的流量平衡，需要在凝汽器加入相同流量的補(bǔ)充水，因此凝結(jié)水流量保持不變，對回?zé)嵯到y(tǒng)的流量和參數(shù)也沒有影響。主蒸汽泄漏影響的作功就是該部分蒸汽直達(dá)凝汽器的作功，對循環(huán)吸熱量的影響是該流量在再熱器中的吸熱量。（2）再熱蒸汽若再熱蒸汽泄漏至系統(tǒng)外，需要在凝汽器加入相同流量的補(bǔ)充水，因此不會影響凝結(jié)水流量和各段抽汽流量，影響的作功就是該蒸汽泄漏點(diǎn)直達(dá)凝汽器的作功。由于泄漏點(diǎn)為再熱蒸汽，不影響循環(huán)吸熱量。（3）再熱冷段所考慮的流量泄漏點(diǎn)在二段抽汽之后，不影響二段抽汽量，泄漏的流量不經(jīng)再熱器加熱，其影響的作功為相同流量的再熱蒸汽直達(dá)凝汽器的作功，影響的吸熱量為相同流量的冷再熱蒸汽的再熱吸熱量。（4）各段抽汽在任一級加熱器中加入熱量，為維持回?zé)嵯到y(tǒng)參數(shù)不變，導(dǎo)致該級的抽汽量減少，相應(yīng)的汽輪機(jī)中作功的流量增加。此時(shí)汽輪機(jī)組功率的增加還須考慮到由于該級抽汽量減少，導(dǎo)致疏水流量減少對其下各級加熱器的影響。當(dāng)為再熱機(jī)組時(shí)，還需要考慮再熱流量增加后，機(jī)組再熱吸熱量增加的影響。加入抽汽管道的流量分為兩部分考慮：一部分為純熱量，其對作功和吸熱的影響相當(dāng)于排擠抽汽。另一部分為焓值與抽汽焓相同的流量，排擠等量的抽汽，所排擠的抽汽直達(dá)凝汽器作功，若抽汽位于再熱器之前，將影響再熱吸熱量。分析抽汽泄漏的情況只需將加入的熱量取為負(fù)值即可。（5）加熱器端差加熱器端差增大，出口水溫降低，造成本級給水吸熱量減少，抽汽量減少，同時(shí)更高一級加熱器進(jìn)口水溫降低，抽汽量增加，從而使高品位的抽汽量增加，機(jī)組經(jīng)濟(jì)性下降。對于包含內(nèi)置式疏水冷卻段的加熱器，準(zhǔn)確的計(jì)算還應(yīng)考慮到進(jìn)口溫度降低使疏水溫度降低，抽汽放熱量增加。（6）噴水減溫及旁路泄漏機(jī)組過熱減溫水來自給水泵出口，該部分給水未經(jīng)抽汽回?zé)?，直接在鍋爐中被加熱到過熱蒸汽參數(shù)，鍋爐吸熱量增加；并由于相應(yīng)減少高加抽汽量，增加了機(jī)組的冷源損失。在主汽流量相同的情況下，過熱減溫水越多，高加抽汽量減少越多，冷再流量增加，機(jī)組排汽流量增大，冷源損失也相應(yīng)增加，同時(shí)機(jī)組做功量和鍋爐吸熱量也相應(yīng)增加。由于機(jī)組功率增加不足以抵消吸熱量增加對熱耗率的影響，總體效果為機(jī)組經(jīng)濟(jì)性降低。高加旁路泄漏使流經(jīng)高加的給水流量減少，高加抽汽量也相應(yīng)減少，機(jī)組功率增加，但高加旁路泄漏的給水未經(jīng)回?zé)嵯到y(tǒng)加熱，在鍋爐中的吸熱量增加，且高壓缸兩段抽汽減少時(shí)再熱蒸汽流量增加，從而使再熱吸熱量增加。由于機(jī)組功率增加不足以抵消吸熱量增加對熱耗率的影響，總體效果為機(jī)組經(jīng)濟(jì)性降低。再熱減溫水進(jìn)入再熱器后被加熱為再熱蒸汽，直接流向中壓缸，不在高壓缸作功，相當(dāng)于中壓機(jī)組，導(dǎo)致機(jī)組功率的損失和熱耗率的升高，因此再熱減溫水對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響大于高加旁路泄漏的影響。（7）連續(xù)排污連續(xù)排污流量經(jīng)過各級加熱器吸熱造成抽汽量增加，并在鍋爐內(nèi)吸熱至飽和水，排出后經(jīng)擴(kuò)容，若將部分連續(xù)排污能量利用于除氧器，可回收一部分作功損失。（8）加熱器危急疏水加熱器危急疏水泄漏，導(dǎo)致疏水放熱量損失，造成下一級加熱器抽汽量增加，使機(jī)組功率降低，經(jīng)濟(jì)性下降。此外，大量本可回收的熱量被排至凝汽器，增加凝汽器熱負(fù)荷，影響機(jī)組真空，使機(jī)組經(jīng)濟(jì)性進(jìn)一步降低。（9）對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性影響的主要因素系統(tǒng)泄漏包括外部泄漏和內(nèi)部泄漏，兩者對經(jīng)濟(jì)性有很大影響，不明漏量反映機(jī)組的外漏情況，內(nèi)部泄漏造成蒸汽或水的有效能損失，且內(nèi)部泄漏不易被發(fā)現(xiàn)，長期泄漏對機(jī)組經(jīng)濟(jì)性影響很大，因此要使機(jī)組運(yùn)行的熱力性能經(jīng)濟(jì)性達(dá)到或接近設(shè)計(jì)值，控制整個(gè)機(jī)組熱力系統(tǒng)的嚴(yán)密性相當(dāng)重要。進(jìn)行滑壓試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目及過程大體如下：1)選定主蒸汽流量分別為850t/h、800t/h、700t/h、600t/h、550t/h；2)在實(shí)驗(yàn)中，保持冷凝器背壓盡可能不變；若無法保證，必須做到一個(gè)主蒸汽流量的實(shí)驗(yàn)，保持冷凝器背壓不變；3)改變主蒸汽壓力的實(shí)驗(yàn)中具體操作方法為：改變機(jī)組的主蒸汽壓力指令為需要的設(shè)定值，通過微調(diào)機(jī)組負(fù)荷指令，維持主蒸汽流量（調(diào)節(jié)級壓力）不變。4)每一主蒸汽流量對應(yīng)的實(shí)驗(yàn)主蒸汽壓力點(diǎn)具體數(shù)值如下：負(fù)荷(估算值)主蒸汽流量滑壓1滑壓2滑壓3滑壓4180MW550t/h14MPa13MPa12MPa11.2MPa200MW600t/h15MPa14MPa12.5MPa11.2MPa230MW700t/h16MPa15MPa14MPa13MPa270MW800t/h16.7MPa16MPa15MPa14MPa283MW850t/h16.7MPa16MPa15.5MPa15MPa5)計(jì)算每一主蒸汽流量和主蒸汽壓力共計(jì)20個(gè)工況點(diǎn)，對應(yīng)的機(jī)組試驗(yàn)熱耗值；6)在每一主蒸汽流量下，對實(shí)驗(yàn)主蒸汽壓力和相應(yīng)的試驗(yàn)熱耗值進(jìn)行曲線擬合，確定每一個(gè)主蒸汽流量下機(jī)組最優(yōu)主蒸汽壓力設(shè)定值。7)每一主蒸汽流量下的每個(gè)壓力點(diǎn)需保證調(diào)節(jié)主汽流量相同，冷凝器背壓也相同，并使得壓力在穩(wěn)定情況下維持35~40分鐘。做完以上所有工況點(diǎn)的滑壓試驗(yàn)后，試驗(yàn)結(jié)束，恢復(fù)機(jī)組正常運(yùn)行，可以進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集。試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集通過DCS、DEH或者SIS系統(tǒng)，選擇試驗(yàn)方案要求的相應(yīng)測點(diǎn)（一般為60個(gè)左右），輸入實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的時(shí)間段，以csv或txt的格式導(dǎo)出到文件夾，并用電廠的光盤對數(shù)據(jù)文件進(jìn)行刻錄，或者用格式化的U盤進(jìn)行拷貝，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析計(jì)算。數(shù)據(jù)采集需要注意以下事項(xiàng)：1、試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集時(shí)間間隔最好保證是等間隔1s，這是由于實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的數(shù)據(jù)處理程序是等間隔1s的，處理出的結(jié)果能保證其精確度。2、若系統(tǒng)采集1s時(shí)間間隔時(shí)需分采集段過多，過于麻煩，試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)間間隔應(yīng)盡可能小。熱耗計(jì)算滑壓曲線確定的一個(gè)重要的環(huán)節(jié)就是進(jìn)行機(jī)組實(shí)際熱耗率的計(jì)算。按照ASMEPTC6-1996及ASMEPTC6-1982的方法，根據(jù)采集的滑壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對機(jī)組整個(gè)熱力循環(huán)的各個(gè)換能環(huán)節(jié)進(jìn)行能量計(jì)算，得到機(jī)組的熱耗率計(jì)算公式為：式中：、——主蒸汽流量，主蒸汽焓； 、——主給水流量，主給水焓；、——過熱器減溫水流量，過熱器減溫水焓； 、——冷再熱蒸汽流量，冷再熱蒸汽焓； ——熱再熱蒸汽焓； 、——熱再熱減溫水流量，熱再熱減溫水焓；、——供熱抽汽量，供熱抽汽焓；——供熱抽汽回水焓；——汽輪機(jī)輸出功率。公式中各參數(shù)的具體確定方法如下：確定主蒸汽流量：主蒸汽流量通過采集的測量數(shù)據(jù)得到。確定主蒸汽焓：主蒸汽焓可由采集的主蒸汽壓力、主蒸汽溫度的測量數(shù)據(jù)計(jì)算得到。確定主給水流量：主給水流量通過采集的測量數(shù)據(jù)得到。確定主給水焓；主給水焓可由采集的給水壓力、給水溫度的測量數(shù)據(jù)計(jì)算得到。確定過熱減溫水流量；過熱減溫水流量通過采集的測量數(shù)據(jù)得到。確定過熱減溫水焓：過熱減溫水焓可由采集的過熱減溫水壓力、過熱減溫水溫度的測量數(shù)據(jù)計(jì)算的得到。確定冷再熱蒸汽流量：冷再熱蒸汽流量通過采集的高壓缸抽汽以及回?zé)崞髦袇?shù)的測量數(shù)據(jù)計(jì)算得到。確定冷再熱蒸汽焓：冷再熱蒸汽焓可由采集的高排壓力、高壓缸排汽溫度的測量數(shù)據(jù)計(jì)算的得到。確定熱再熱蒸汽焓：熱再熱蒸汽焓可由采集的再熱蒸汽壓力、再熱蒸汽溫度的測量數(shù)據(jù)計(jì)算的得到。確定供熱抽汽量：供熱抽汽量通過采集的回水流量的測量數(shù)據(jù)得到。確定供熱抽汽焓：供熱抽汽焓可由采集的供熱抽汽壓力和供熱抽汽溫度的測量數(shù)據(jù)計(jì)算得到。確定供熱抽汽回水焓：供熱抽汽回水焓可由采集的回水壓力和回水溫度的測量數(shù)據(jù)計(jì)算得到。確定汽輪機(jī)輸出功率：汽輪機(jī)輸出功率通過采集的測量數(shù)據(jù)得到。在得到以上熱耗率計(jì)算公式中所需要參數(shù)值后，即可進(jìn)行熱耗率計(jì)算，這是確定出最優(yōu)主汽壓的關(guān)鍵步驟，也是為得到最終的滑壓運(yùn)行曲線提供重要的數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)?；瑝呵€設(shè)計(jì)1、各工況最優(yōu)主蒸汽壓力的確定從純凝工況的實(shí)驗(yàn)過程中，在調(diào)節(jié)四個(gè)不同主蒸汽壓力設(shè)定值的過程中存在較大的波動(dòng)，因此需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理成準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)后再進(jìn)行熱耗率計(jì)算，從而得到各個(gè)主蒸汽流量下熱耗率隨主蒸汽壓力的變化規(guī)律。將各主汽壓下的熱耗平均值進(jìn)行最小二乘法曲線擬合，就可以得到各個(gè)主蒸汽流量下的最優(yōu)主蒸汽壓力值。2、機(jī)組變工況滑壓運(yùn)行曲線的優(yōu)化設(shè)計(jì)通過上述試驗(yàn)驗(yàn)證，得出各個(gè)主蒸汽流量/負(fù)荷下最優(yōu)主蒸汽壓力點(diǎn)，同時(shí)綜合考慮機(jī)組在各個(gè)壓力下運(yùn)行的穩(wěn)定性