超临界和超超临界机组运行特性研究.docVIP

超临界及超超临界机组的运行特性研究* 刘国跃1，朱宝田2，雷兆团2 （1华能国际电力股份公司，北京市 100031；2西安热工研究院，陕西省 西安市 710032） ? 摘要： 　　研究了超临界及超超临界机组运行中的一些特殊问题，如高蒸汽参数对锅炉、汽轮机启动及变负荷运行特性影响；机组的旁路系统、机组低负荷运行、负荷变化范围、负荷阶跃、负荷变动率、启动时间等运行特性等。文章认为超超临界机组运行在60%～100%负荷范围内比较经济合理，其效率仅下降2.3%。 关键词： 超临界机组；超超临界机组；锅炉；汽轮机；旁路系统；变负荷；运行；火力发电厂 　　 　　超临界及超超临界机组有较高的主蒸汽压力和主蒸汽温度，机组设备选用的材料有所不同，承压部件的壁厚较厚，在运行中存在一些特殊问题。对其运行特性进行研究，对确保机组的安全、经济运行是必要的。1?高蒸汽参数对锅炉运行特性的影响1.1?锅炉启动系统　　 超临界及超超临界机组采用直流锅炉。直流锅炉在启动前必须建立一定的启动流量和启动压力，强迫工质流经受热面，使其得到冷却。但是，不同于汽包锅炉那样有汽包作为汽水固定的分界点，直流锅炉是水在锅炉管中加热、蒸发和过热后直接向汽轮机供汽，在启停或低负荷运行过程中有可能提供的不是合格蒸汽，而是汽水混合物，甚至是水。因此，直流锅炉必须配套特有的启动系统，以保证锅炉启停和低负荷运行期间水冷壁的安全和正常供汽。 超超临界直流锅炉的启动流量一般选取为额定流量的30%～35%。丹麦超超临界锅炉的启动流量为30％最大持续定额功率（MCR）。我国引进前苏联超临界锅炉的启动流量为30％MCR。石洞口二厂ABB超临界锅炉的启动流量为35%MCR。日本超临界锅炉启动流量选取得较小，一般为25%～30%MCR。 根据超临界直流锅炉启动分离器的运行方式，启动系统可分为内置式和外置式2种。 外置式启动分离器系统只在机组启动和停运过程中投入运行，而在正常运行时被解列。我国125MW和300MW亚临界机组锅炉均采用外置式启动分离器系统。外置式启动分离器系统在启动系统解列或投运前后操作复杂，汽温波动大，难以控制，对汽轮机运行不利。因此，欧洲国家、日本及我国运行的超临界和超超临界锅炉均未采用外置式启动分离器系统。 内置式启动分离器系统在锅炉启停及正常运行过程中，汽水分离器均投入运行，所不同的是在锅炉启停及低负荷运行期间，汽水分离器湿态运行，起汽水分离作用，而在锅炉正常运行期间，汽水分离器只作为蒸汽通道。内置式启动分离器设在蒸发区段和过热区段之间，汽水分离器与蒸发段和过热器间没有任何阀门，系统简单，操作方便，无外置式启动系统那样的分离器解列或投运操作，从根本上消除了汽温波动问题。由于它适合于机组调峰，因而在世界各国超临界及超超临界锅炉上得到了广泛应用。我国超临界锅炉全部采用内置式启动分离器系统。 内置式启动分离器系统由于疏水回收系统不同，基本可分为扩容器式、循环泵式和热交换器式3种。 不同的内置式分离器启动系统各有优缺点，其选择原则应以用户的要求为主，主要考虑投资和运行维修的方便性。我国燃料价格相对于日本和西方国家低，调峰幅度还没有达到两班制和周日停机的程度，因而适合采用投资小、运行维修简单的扩容器式内置式启动分离器系统。1.2?高蒸汽参数对锅炉变负荷运行特性的影响1.2.1?高参数对锅炉变负荷速率的影响 一般亚临界自然循环汽包锅炉允许变负荷速率为0.6％MCR/min，控制循环汽包锅炉变负荷速率为3.6％MCR/min，而螺旋管圈式直流锅炉允许变负荷速率为5%～8%MCR/min。直流锅炉由于没有厚壁部件汽包，具有快速变负荷的能力。但是，随着锅炉参数的提高，内置式启动分离器的壁厚会增加，因而将限制锅炉负荷的变化速率。超超临界锅炉由于材料等级的提高，分离器壁厚仅为亚临界600MW锅炉汽包壁厚的1/3左右，因此超超临界锅炉允许负荷变化速率还是较大的。 国外超超临界机组的变负荷速率一般为2％MCR/min，完全可以满足机组的负荷变化速率的要求。机组的调峰速度主要取决于汽轮机热应力、涨差等因素。 随着机组蒸汽参数的提高，机组的高温高压部件壁厚将增加，有些部件可能采用奥氏体钢，这样对机组运行方式可能产生不利影响。据有关资料介绍，机组参数为26MPa/540℃/560℃时，允许机组以任何方式运行 (包括每日启停、每周启停)；参数为28MPa/560℃/580℃，且当过热器末级受热面采用膨胀系数较大的奥氏体钢时，按每日启停运行，将有高温腐蚀的危险；参数达28MPa/580℃/600 超超临界机组调峰幅度与诸多因素有关，主要是安全性和经济性方面的要求。 超超临界锅炉最低负荷主要取决于水冷壁的安全负荷。一般超超临界锅炉的最低负荷为30%～35%MCR。锅炉在此负荷以上运行时，水