汽轮机高位布置燃煤发电系统调频动态特性模拟研究

汽轮机高位布置技术可大幅缩短四大管道的长度,降低四大管道阻力,有望在降低发电煤耗率的同时提升机组的响应能力。采用GSE软件建立了660MW汽轮机高位布置超超临界燃煤发电机组动态模型,研究了主汽阀、高加抽汽节流和低加抽汽节流参与一次调频时的调节性能,并与汽轮机常规布置机组进行比较。结果表明:汽轮机高位布置可减少主汽阀参与一次调频时的调节时间,负荷扰动分别为-0.3%P e、-0.4%P e和-0.5%P e时,高位布置机组的调节时间分别减少了2s、2.1s和2.6s,负荷扰动分别为+0.3%P e、+0.4%P e和+0.5%P e时调节时间减少了2.1s、3.5s和4.1s;但是汽轮机高位布置对抽汽节流参与调频时的调节时间影响较小。

煤电二氧化碳捕集能量梯级利用与机组效率分析

燃煤电厂配置二氧化碳捕集系统需消耗大量蒸汽用于吸收剂再生与循环利用,蒸汽消耗降低机组发电效率和发电量。机组热力系统和二氧化碳捕集系统的跨界区能量耦合利用是减少发电效率损失的重要途径。以全容量二氧化碳捕集的630 MW机组为对象,构建全容量烟气的二氧化碳捕集系统模型和汽轮机组热力系统热平衡图,借助等效焓降法研究碳捕集系统工艺参数选择及多种余热利用方法对汽轮机组发电效率的影响。结果表明:全容量二氧化碳捕集系统后需消耗569.18 t/h蒸汽,导致原机组循环效率从43.84%降至35.74%。再沸器凝结水余热用于富液加热时,再生热耗降低0.2 GJ/t,节约蒸汽用量43.05 t/h,机组循环效率升至36.35%,和余热用于机组回热系统效果相当,但前者系统更简单。再生气余热和二氧化碳压缩机级间余热可用于机组凝结水加热,节约机组低压缸抽汽,提高循环效率;再生气温度、流量和余热量与碳捕集系统富液分流工艺的分流比有关,随着冷富液流量增加,碳捕集系统能耗和机组发电效率损失均呈先降低再升高趋势,当冷富液、主富液、凝结水加热富液质量比0.20∶0.75∶0.05时,机组发电效率最高;二氧化碳压缩机级数越少可利用的热量越大,机组发电效率越高,但同时消耗更多电能。通过优化,配置全容量二氧化碳捕集系统的630 MW机组发电功率由无优化时的510.09 MW增至528.96 MW。

典型燃煤电站供热抽汽系统优化改造及性能分析

由于我国燃煤发电装机占比不断下降,全社会对采暖供热的需求不断增长,迫切需要通过改造现有燃煤机组以提高其供热能力。鉴于燃煤机组供热抽汽存在一定的余压损失,提出了一种增设小型汽轮机的余压利用改造方案,实现了蒸汽能级梯级利用。该方案具体是在供热抽汽母管与换热站之间增设小型汽轮机,用于回收蒸汽余能,一方面可以增加系统整体发电量,另一方面可以降低供热蒸汽损,提升系统整体效率。以某电厂为例,分析了供热抽汽系统的优化改造方案的能耗特性。结果显示,通过对供热抽汽母管的改造优化,小型汽轮机的进口压力可提升至0.7 MPa,年综合收益可达1 455万元,节能效果显著。

先进超超临界空冷汽轮发电机组高位布置技术及工程应用

提高燃煤发电机组效率是实现节能降碳的直接手段,700℃超超临界发电的工程应用受制于高温合金材料价格成本阻碍,有必要探索新布置、新结构、缩短高温蒸汽管道以降低工程造价。本文以锦界电厂三期为例,介绍了超超临界空冷汽轮发电机组高位布置技术取得的工程化创新实践。该工程实践表明,锦界电厂三期作为世界首例高位布置示范工程,主厂房采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构,可有效降低整体重心、提高抗震性能,通过技术攻关有效保障主厂房结构、高温蒸汽管道和汽轮发电机组的安全性;与常规布置(运转层12.6~17 m标高)相比,高位布置(运转层65 m标高)主蒸汽、再热蒸汽管道分别可节省材料约34.2%、20.9%,空冷岛排汽管道可节省的材料达93%,还可以较设计值节省供电煤耗4.5~5.1 g/(kW·h),整体技术经济性显著提高;此外,项目投产后的运行监测数据显示,主厂房结构实时在线监测系统各参数均在安全阈值范围内,厂房结构、关键设备均处于安全状态。研究建议,加快发展清洁高效燃煤发电技术,统筹协调我国富煤缺水“三北”地区清洁高效先进空冷煤电机组应用高位布置技术,为未来700℃超超临界煤电机组建设节约高温蒸汽管道提供实践经验。

燃煤电站汽轮机设备故障分析及解决方案

随着科学技术的进步和我国社会经济的快速发展,为满足人们生活和工作需要,我国电力系统正逐渐向超高压、远距离、大容量以及高度自动化方向发展,使得电站系统的设备种类越来越多,系统越来越复杂。为保证电站系统安全运行,设备性能要求越来越高。作为燃煤电站中十分重要的组成部分,汽轮发电机组的安全稳定运行直接关系整个电网的运行状态。采用检测技术分析汽轮机设备状态,并对其存在的风险进行管控,能够有效提升运行质量。因此,针对燃煤电站的汽轮机设备故障进行分析,并在此基础上提出了相应的解决方案。

燃煤电厂660 MW超超临界汽轮机回热抽汽级数优化方法

提出一种回热系统抽汽级数优化方法。回热系统抽汽级数优化过程中,提出3种优化方案;根据等效热降法,对3种抽汽级数优化的回热系统进行热经济性计算,并考虑设备、系统投资费用等因素,对3种抽汽级数优化的回热系统进行综合经济性比较,确定出最终的优化方案及优化结果。针对国内某电厂660 MW超超临界汽轮机回热系统进行抽汽级数优化分析,结果表明:该文优化方案比传统设计方案效率更高,降低了热耗与煤耗。

汽轮机运行调节方式优化策略探析

分析了汽轮机的喷嘴调节、节流调节、旁通调节、定压调节和滑压调节等几种基本调节方式的特点,指出现役燃煤火电机组多因调节方式单一而普遍存在着调峰能力不足、负荷响应迟缓以及因长期偏离设计工况致使运行安全经济性下降等诸多问题,提出了通过调节方式的优化组合,采用(节流)定压-滑压-(喷嘴)定压-旁通调节的复合调节方式,以实现煤电机组安全、经济、灵活、快速地参与电网的深度调峰,破解具有强随机波动性的新能源电量规模化并网的困境。

600MW燃煤机组汽动引风机节能减排评估

针对大型燃煤机组改造项目,将给水泵汽轮机驱动引风机的方式应用于600 MW燃煤机组,对其节能减排效果进行评估和分析。计算和分析结果表明:相比于电动机驱动方式,给水泵汽轮机驱动方式具有减少厂用电量、降低供电煤耗、提高发电厂收益、减少污染物排放等优点,其中在亚临界压力机组上应用的节能减排效果最佳。

动力循环研究的新近概貌及未来的发展动向

本文概述了大型动力循环研究领域的基本面貌和最新进展；对动力循环研究的未来发展方向进行了扼要介绍。

汽轮机高背压供热方案探讨

发电设备年利用小时数走低、热电矛盾的现状,和节能减排、上大压小的国策下,火电企业已面临盈亏临界,甚至生存危机。抽凝或纯凝式汽轮机切换为高背压式供热的新技术为火电行业注入生机。以两台200 MW汽轮发电机组为例,提出利用冷源损失提高供热能力的高背压方案、高背压和背压组合方案、背压方案,并从技术、经济两方面剖析、论证三种方案均可行,且高背压供热优于背压供热。为已建或新建火电机组消除冷源损失实施高背压技术,在制定设计方案和明确各种方案的优先次序时提供借鉴。首次提出研发汽轮机低压转子集成工况模块的理念,通过模块调整和切换实现汽轮机抽凝或纯凝工况、高背压工况、背压工况高效运行的市场需求。

基于超超临界锅炉水冷壁爆管的若干特征分析

通过对某电厂2号炉水冷壁鳍片开裂、包墙管鳍片开裂,拉裂管子导致的泄漏事件进行了分析,认为裂纹的原因可能是管子母材在制造、加工时存在缺陷,管道运行中自身的局部应力集中导致开裂。分析了裂纹产生的机理,提出了相应的措施以提高水冷壁管的可靠性。

汽轮机额定背压与冷端优化设计

国内大型火电机组汽轮机的冷端设备参数配置存在很多疑问,有必要予以探讨。通过机理分析和不同设计的对比,指出国内火电机组汽轮机额定背压的计算流程有缺陷。其结果是:代表性较差,影响了冷端设备优化配置,增加了机组能耗,并对其能耗评价造成干扰。通过实例,系统讨论了问题的来源、性质、影响,提出确定额定背压的新的技术思想、改进的计算方法,提出了包含低压缸的大冷端设计理念,以及冷端优化设计方法。分析结果表明,冷端优化设计方法有较大的预期节能效益,对于即将建设的火电机组,有着重要的应用价值。

汽轮发电机组高位布置技术研究与工程设计

发展清洁高效燃煤发电技术是我国改善民生和建设生态文明的必然要求,也是现代化能源体系建设的重要组成部分。依托国华锦界电厂三期扩建工程的2×660MW超超临界、直接空冷发电机组,通过开展主厂房结构、汽轮发电机组弹簧隔振基础及主要蒸汽管道布置等技术研究,形成了完整的汽轮发电机组高位布置工程设计方案。相对于常规燃煤电厂布置,高位布置可以缩短高温蒸汽管道和汽轮机至空冷凝汽器间的排汽管道,节约管道材料成本,为700℃先进超超临界燃煤技术发展提供技术储备和先导工程。

汽轮机运行调节方式优化策略探析

分析了汽轮机的喷嘴调节、节流调节、旁通调节、定压调节和滑压调节等几种基本调节方式的特点,指出现役燃煤火电机组因调节方式单一而普遍存在着调峰能力不足、负荷响应迟缓,以及长期偏离设计工况致运行安全经济性下降等诸多问题,提出了通过调节方式的优化组合,采用(节流)定压-滑压-(喷嘴)定压-旁通调节的复合调节方式,实现煤电机组安全、经济、灵活、快速地参与电网的深度调峰,解决新能源电规模化并网随机波动性强的问题。

基于空冷岛性能在线监测的风机优化调节

空冷岛作为空冷发电机组的冷端,其性能优化对提高机组运行经济性、实现电厂节能意义重大。针对某600 MW亚临界直接空冷机组,建立冷端系统优化模型,采用等效热降法,在线计算机组实时最佳背压。通过建立空冷岛状态性能监测系统,实现对凝结水过冷度和清洁因子的在线监测,并依据监测结果,对空冷岛各台风机运行频率实施优化微调,实现空冷岛基于在线监测的性能深度优化。本冷端在线监测和优化运行技术已应用在该600 MW空冷机组,取得了良好的经济效益,为空冷机组冷端优化运行和智慧电厂建设运行提供了参考。

西屋引进型600MW超临界汽轮机汽缸夹层漏汽分析及处理

安徽华电宿州发电有限公司公司采用2台630 MW超临界汽轮发电机组,汽轮机是由上海电气生产西屋引进型机组,型号为N630-24.2/566/566。2020年6月,#2机组第二次大修后启动,发现汽轮机调节级压力偏低,高压缸排汽压力和高压缸排汽温度偏高,同时根据高压缸汽缸夹层温度偏高,初步判断为汽轮机调节级前至高压缸排汽之间通过汽缸夹层漏汽。邀请电科院和设备制造单位对汽缸可能漏汽位置及实际漏汽量进行计算分析,并于2020年10月对高中压缸进行二次揭缸,将高压下内缸吊出后发现喷嘴室下定位销裂开,蒸汽从喷嘴室通过断裂的定位销孔漏出,造成汽缸夹层漏汽并严重影响汽轮机效率。

高参数超超临界燃煤机组汽轮机热力系统优化设计

针对高参数超超临界燃煤机组背压抽汽汽轮机(backpressure extraction steam turbine,BEST)回热系统设计现状,对比分析了BEST对700℃一次再热与二次再热机组能耗的影响,并基于汽轮机通流与回热系统参数匹配及系统优化方法,提出从整体系统角度出发优化回热系统的思路。结果表明:采用BEST的700℃二次再热机组比一次再热机组煤耗更低,低负荷时节煤优势更明显,在40%负荷时节煤11.7 g/(kW·h),采用BEST的700℃二次再热机组比一次再热调峰的经济性更好,700℃一次再热机组更适合高负荷运行的机组;随着负荷的降低,700℃二次再热机组抽汽过热度不断增加,在低负荷时可通过向后调节BEST的抽汽位置来匹配最低煤耗。此外,提出采用回热系统抽汽参数与汽轮机通流参数匹配的方法对机组整体系统进行优化,基于该方法可取消BEST,但需要对汽轮机三缸重新进行负荷分配和通流设计。

燃煤机组耦合蒸气干化污泥能耗特性试验

煤与蒸气干化污泥耦合掺烧是一种大规模处置污泥的技术手段,而蒸气干化污泥掺烧对机组能耗的影响规律尚不明确。对某350 MW燃煤机组开展蒸气干化污泥掺烧性能试验,研究蒸气干化污泥对锅炉效率、厂用电率、汽机热耗率、机组能耗率等的影响。试验期间,湿污泥处理量设定为8.00 t/h,利用污泥干化机将湿污泥含水率从80%分别干化至60%、40%。结果表明,蒸气干化污泥耦合发电时,机组能耗率上升,其中,锅炉效率下降主要是因为排烟热损失和固体未完全燃烧热损失增加,汽机热耗率上升是由于干化蒸气消耗,机组厂用电率上升主要是由于风机系统电耗和脱硫系统电耗上升。污泥干化程度越高,锅炉效率下降幅度越小,汽机热耗率上升幅度越大,机组厂用电率上升幅度越小。利用蒸气将污泥含水率从80%干化至40%,机组供电燃料耗率略有下降,机组供电燃料耗率变化量从2.039 g/kWh降至1.904 g/kWh。当机组掺烧湿污泥时,锅炉效率下降和厂用电率上升是造成机组能耗率上升的主要因素;当机组掺烧蒸气干化污泥时,汽机热耗率上升是导致机组能耗率上升的关键因素。本研究为蒸气干化污泥耦合发电机组能耗评估提供了理论和数据支撑。

南京市电力行业燃气和燃煤对雾霾天气的影响分析

本文以南京市2014年为例,满足规模以上工业企业供热供电量,燃气热电联产相对于燃煤热电联产节标煤量160.6万t,减排NOx量1 211.3t。结果表明燃气-蒸汽联合循环机组的环保效益优于燃煤机组,并且燃气热电联产在减轻南京市雾霾天气效果方面更为显著,气源充足地区实施"煤改气"顺应发展潮流。同时,根据南京市全年发电数据,发出同样多的电力,9F机组相对于燃煤机组节标煤量199.4万t,但多排出NOx量4 002.9t。可见,燃气轮机机组节能减排方面仍有很大的提升空间,国内燃气轮机排放标准应适时作出同步修改,使燃气轮机综合效益更上一层楼。

大型燃煤电站汽轮机排汽通道结构优化研究

针对河北某电厂600 MW湿冷机组,运用ANSYS Fluent软件对汽轮机排汽通道流场进行数值模拟。研究发现:在原设计下,由于排汽缸轴向排汽及凝汽器接颈存在扩散角,排汽通道内出现了较大的低速漩涡区域,对凝汽器换热性能具有负面作用,而给水泵汽轮机排汽对低速漩涡区域具有一定的补充作用,能够一定程度上改善流场。针对这种现象,通过设计导流结构,对排汽通道流场进行了优化,结果表明:经过流场优化后,机组排汽在主凝结区最上层管束平面处的流速均匀性得到了显著提升,从而有利于提高凝汽器换热系数、降低机组背压、提升机组发电效率。