蒋寻寒超临界机组和超超临界机组的优化设计问题.docVIP

大型火电机组的一些优化设计问题 蒋寻寒1，马启磊1，阮圣奇1，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 power units Abstract: 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 configuration methods for most important parameters are also presented for thermo performance test and analysis. Key words: Ultra super critical, coal fired power unit, design optimization 前言 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其应有的低能耗、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一些典型问题。这里的讨论不涉及空冷机组。 锅炉 设计燃料选择 事先需要对燃煤市场进行深入的评估，尽可能选择今后容易购买、即将实际主要使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，则运行中锅炉效率下降、辅机用电增加，增加的代价很大，得不偿失。 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BMCR工况运行要求。辅机容量偏大的例子也很多。 汽轮机 汽轮机的通流面积配置 目前新国标GB/T 5578-2007[2]尚未普遍使用，除了西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轮机普遍使用DL/T 892-2004 [1]标准确定铭牌，过于保守[4]。同时，国内三大动力厂的设计，理念有所不同，有的为保证出力，通流面积放大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DL/T892-2004的出力要求，但汽轮机容量略低于锅炉的能力，也有改进的余地。需要注意的是，针对开式循环水和闭式循环水系统，由于背压明显不同，同容量、同参数、同系列汽轮机的通流面积应有不同的安排，差别应为2~3%。 保证铭牌出力 关于容量，目前有一个比较大的理论问题：按设计规程，每年最热的10%时间的气象条件下，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时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DL/T 892-2004对汽轮机的性能要求较低，设备有较大的余量。如果普遍使用GB/T 5578-2007标准，问题就开始显现，而使用IEC-45-1[3]的时候，问题可能会比较突出。 主、辅机容量搭配 机、炉容量需要合理匹配，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，也不合理，必须制止。 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[5]。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量偏小。这个问题的主要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