1000W超超临界汽轮机参数优化.doc

1000MW超超临界汽轮机蒸汽参数优化及讨论 冯伟忠 （上海外高桥第三发电有限责任公司， 上海 邮编200137） 【摘要】：外高桥三期2×1000MW超超临界汽轮机为上汽（SIEMENS）机型，采用补汽阀调频及过负荷调节。通过优化，以压力条件作为划分定压和滑压的判据，最高冷却水温条件下功率≤1000MW时不开补汽阀，且其他水温下能在功率1000MW且P27MPa的情况下尽可能进行滑压运行，提高了运行的经济性。采用≥3D弯管等，降低造价，降低再热系统压降，提高运行经济性和安全性。通过降低冷却水设计温度，单独设汽动给水泵汽轮机的凝汽器，降低进入主凝汽器的蒸汽流量及热负荷，降低了机组平均背压和端差，提高了机组热经济性。 【关键词】：超超临界；汽轮机；补汽阀； 滑压运行；参数优化 【中图分类号】： 1、引言 外高桥三期工程，建设两台1000MW国产引进型超超临界汽轮发电机组， 2006年开工，计划2009年全部建成投产。在此之前，国内已有玉环、邹县、泰州开建百万级超超临界机组项目，且采用技术及机型各有不同。在这前三个项目中，玉环的汽轮机采用德国SIEMENS技术，而另两个项目采用的是日本日立及东芝技术。鉴于目前在百万级的单轴汽轮机领域，唯德国SIEMENS有着较多的业绩，且其综合技术优势明显，再加上外高桥二期2×900MW项目的SIEMENS汽轮机①优异的性能表现②，故三期的汽轮机最终亦选择了上海电站集团引进的该机型。 2、基本参数的选择 鉴于在外高桥三期之前的玉环工程，已就1000MW机组的选型及参数选择做了大量工作，且本工程工期较为紧迫，为尽可能减少不必要的投入，在对该机的基本情况作了了解后，决定基本沿用该机的设计参数。该机型及设计参数如下： 型式：单轴，反动式，一次再热，四缸四排汽（备选五缸六排汽），无调节级，单支点轴系，双背压。末级叶片1046mm（备选方案末级叶片977mm）。 额定功率： 1000MW 主蒸汽流量（额定/最大） 2733T/H /2955T/H 主汽/再热蒸汽压力： 26.25MPa/6.4MPa 主汽/再热蒸汽温度： 600℃/600℃ 排汽压力： 4.19kPa/5.26kPa 设计热耗： 7312 kJ/kWh 过负荷调节方式： 补汽阀 最大出力： 1060MW（补汽阀全开） 为留有在技术上作进一步优化的余地，招标书规定经技术论证后，最终主蒸汽压力在≤27MPa内，投标方不得加价。 在外高桥三期的主设备招标时，上汽（SIEMENS）的投标基本方案为玉环机型（以下简称‘投标机型’）。在对该机型的性能参数及运行方式作了较深入的研究，并比较外高桥二期900MW机组的设计特点后，我们认为该机型的蒸汽参数及运行方式还可作进一步的优化，以期获得更优的技术经济性能。 3、主汽参数及运行方式的优化 3.1 无调节级设计及滑压运行 理论和实践均已证明，大容量超临界机组，采用无调节级并滑压运行，在全负荷范围内的经济性均优于带调节级的机组③，且取消调节级后，可获得一系列的附加技术优势，故SIEMENS的大型超临界汽轮机，均采用了无调节级设计，滑压运行方式。不过，纯滑压运行的机组，虽无节流损失，经济性最优，但调频响应最差。为兼顾一次调频与经济性，根据用户需求的不同，可采用不同的滑压及调频运行方式。 3.2 外高桥900MW机型的调频方式 图1 外高桥900MW机型的滑压运行图外高桥二期SIEMENS 900MW超临界汽轮机，采用的是不带补汽阀的所谓改进型滑压运行方式。这种机组在稳态工况时，主汽调节门保持5%主汽压力的节流压降，当需变动负荷时，先由调门通过改变节流压降进行调节，以满足快速响应的要求。然后再由机组的协调控制系统调节锅炉的热负荷及汽压，直至调节门压降恢复正常值。在负荷升至汽轮机TMCR到VWO工况区域内时，调门则逐步减少预留节流压降值直至全部开启，在此过程中，流量增加，主汽压力不变。见图1。由图可见，这种调节方式，除了VWO点，在任何稳态负荷，调门均存在着节流损失。而在TMCR后，节流压降逐步减少直至VWO工况时压降为零。机组及系统，包括锅炉的设计压力基准为TMCR— 图1 外高桥900MW机型的滑压运行图 在调频幅度不大，调门的5%节流预留量能应付的情况下，由于调频所需的加、减负荷的对称性，调门的节流平均值不变。故该机型并不因为参与调频而增加节流损失 3.3 投标1000MW机型的调频方式 上汽的投标机型与外高桥900MW