深度调峰背景下的中调门调整抽汽

科技   2024-12-06 21:49   浙江  
一、前言

随着工业供汽需求的日益增加,出于安全性、可行性、经济性等方面的考虑,火电机组的高排/热再常作为汽源的第一选择。当抽汽量较大,抽汽压力较高时,需要中压调门参与调节,提高再热蒸汽压力、增大供热流量,以及保证机组的运行安全。同时,在“双碳”背景下,电力供给侧将向清洁型转变,火电机组将由电量型电源向调节型电源转变。燃煤机组需要适应新形势——通过深度调峰及灵活运行的方式来消纳新能源并保障电网供给的稳定及安全。中调门也继续通过高排/热再调整抽汽、高低旁联合供热抽汽的方式参与机组的深度调峰,进一步增大机组供热能力,降低机组深调负荷工况,拓宽机组深调负荷区间,大幅提升机组运行的灵活性。

二、高排/热再抽汽对机组的影响

当高排/热再对外抽汽时,高排压力变化,主要会产生以下影响:

1、高排压力下降将导致汽轮机高压末级动叶压差超过设计值,有叶片断裂的风险;

2、高排压力的降低或升高都会对机组轴向推力造成影响,导致机组推力不平衡,这一现象在部分负荷下尤为明显;

3、在汽轮机部分负荷下,高排压力升高可能会造成高压缸压差减小,从而导致高排温度升高。

三、中调门调整抽汽及工作内容

中压调门参与调节的目的是为了保持高排压力稳定在一定的范围内。对汽轮机来说,再热冷段、再热热段抽汽都对高排压力产生直接的影响。高排压力能否维持取决于中压调门在不同压差下的调节能力,高排压力能否平顺调节取决于中压调门的调节特性。

对于大部分未进行改造的火电机组,运行时中调门通常处于全开状态,且各个项目机组不同,现场运行情况不同,中调门调节性能未知。为摸清机组中调门调节性能,需对机组进行中调门调节性能试验。按照《中调门调节性能试验方案》的具体步骤完成试验,通过整理试验数据,分析中调门调节性能,对机组现有冷再/热再抽汽能力进行计算,对高压缸末级叶片进行强度与机组轴向推力进行校核,最后提出适用于机组的运行指导建议。若现有中调门调节性能无法满足机组抽汽运行需求,则建议对中调门进行改造,以增大中调门调节抽汽能力。

四、深度调峰中的中调门调整抽汽

在“双碳”背景下,随着深度调峰改造在火电机组中的普及,中调门在高低旁联合供热技术上被用于提高再热蒸汽压力,降低再热蒸汽流速。高低旁路供热技术,是从主汽、热再等高参数蒸汽通过旁路系统减温减压后作为供热系统补充汽源进行供热。在锅炉出力一定的情况下,通过调整旁路蒸汽流量,减小进入汽轮机的蒸汽量,提高机组在低负荷运行时的供热能力,满足深度调峰运行时的供热需求。高低旁联合供热蒸汽流程为:部分主蒸汽经由高旁减温减压至冷再,与高排蒸汽混合后经锅炉再热器加热,部分热再蒸汽经由低旁减温减压并入供热系统。采用高低旁路联合供热,可实现锅炉内过热器和再热器热量匹配与改造前相同锅炉负荷条件下的热量匹配关系保持一致,减小对锅炉受热面吸热匹配性的影响。通过高低旁联合供热,机组可以进一步增大供热能力,降低深调负荷工况,拓宽深调负荷区间,大幅提升运行的灵活性。

五、与中调门调整抽汽相关的深度调峰改造

工业抽汽或高低旁供热导致汽轮机低压缸在较低负荷工况运行时,可能出现末级叶片颤振、动静碰磨、叶片和排汽超温、末级叶片水蚀等问题。为避免机组运行风险,需要对机组进行相应深度调峰的改造。对此,上海汽轮机厂已拥有相当成熟的技术应用。通过加装叶片健康监测系统对长叶片振幅、频率、叶顶间隙进行实时监测,避免汽机运行工况进入叶片汽流激振危险区间,避免间隙发生剧烈变化。为了防止或降低排汽超温时喷水造成的水蚀影响,进行分级喷水减温系统改造,能够有效防止水蚀发生。

六、小结

当工业抽汽需求量较大或所要求的压力参数较高时,可通过中调门调整抽汽的方式供工业抽汽,对中调门调整抽汽的能力进行分析与校核。若机组现有中调门无法满足抽汽需求,则建议进行中调门改造,缩小阀门口径,增大中调门节流能力。此外,中调门调整抽汽也可与深度调峰相结合,通过高低旁联合供热的方式,拓宽机组运行负荷区间,增大机组抽汽能力,提升机组运行灵活性。

目前,上海汽轮机厂的中调门调节抽汽校核、中调门改造方案、深度调峰改造方案在各项目现场都有十分成熟的技术应用,获得业主的一致好评,在服务国家战略,促进煤电行业绿色转型方面发挥了重要作用。
       

汽机宝哥
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