300 MW供热机组低压缸零出力热力性能、调峰性能和经济性能分析

供热机组低压缸零出力运行可有效提升机组供热能力和调峰深度。该文基于Ebsilon软件,建立300 MW供热机组抽凝工况和低压缸零出力工况的数学模型,从热力性能、调峰性能和经济性能三个维度对常规抽凝模式和低压缸零出力模式进行分析。结果表明,低压缸零出力模式能够有效增加机组的供热能力,并降低发电标准煤耗率,当主蒸汽量为957.6 t/h时,供热量比常规抽凝供热模式提高16.25%,发电标准煤耗率下降27.2 g/kWh。低压缸零出力模式下,虽然供热机组的电负荷不具备调节能力,但其最小电负荷低于常规抽凝供热模式,适宜参与电网的深度调峰。从净收益最大化的角度,当热负荷在162~310 MW时,应采用低压缸零出力模式进行供热;当热负荷在310~375 MW时,应采用抽凝模式进行供热。

低压缸零出力实现热电联产机组热电解耦与节能的理论研究

低压缸零出力改造可大幅度降低低压缸的最小进汽量,有望提高热电联产机组的运行灵活性。为此,以某300MW热电联产机组为例,对低压缸零出力改造的热电解耦性能及节能潜力展开研究。结果表明:通过低压缸零出力改造,扩大了供热机组的运行工况范围,提高了最大热电比,降低了机组的最低电负荷率。当发电量为200MW,低压缸零出力改造可使热电比提高1.107;当供热量为300MW,低压缸零出力改造可使机组最低电负荷率降低35.7%。能耗分析表明,改造后的机组的煤耗量大于改造前,但增大了机组供热量,进而产生节能效益。

某电厂汽轮机低压缸零出力供热工况低压末级叶片动强度分析

汽轮机低压缸零出力供热工况下,低压缸的进汽流量急剧减小,会导致低压末级叶片运行工况严重偏离设计值而影响其安全性。本文采用有限元方法,建立了某电厂300 MW汽轮机低压末级叶片在汽流激振力下的振动方程,采用直接积分方法分别计算了叶片在设计工况和低压缸零出力供热工况下的动应力。结果表明:设计工况下叶片的最大动应力为5.973 MPa,位于叶顶区域;低压缸零出力供热工况下叶片的最大动应力为1.119 MPa,位于凸肩区域,该最大动应力小于设计工况,说明低压缸零出力供热工况下叶片的动强度满足制造厂设计要求。

供热机组热电解耦技术对比

开展大规模热电解耦技术改造已成为供热机组未来的发展趋势。本文以某亚临界330 MW供热机组为例,从技术原理、技术特点及应用业绩等角度出发,对高中压缸旁路供热、储热供热、电极锅炉、低压缸零出力供热等供热机组常用的热电解耦技术进行了汇总、探讨和比较分析。高中压缸旁路供热技术适用于所有的燃煤供热机组,但其减温减压器、调节阀及相应管路系统运行的安全可靠性有待进一步研究和现场论证;供热机组配置储热罐或电极锅炉装置时,应需要根据当地电网形势、调峰政策、供热热负荷等因素进行优化设计;低压缸零出力供热技术应用于供热机组热电解耦技术改造中成本最低,热经济性最佳,综合优势最大。建议从机组实际情况出发,寻求最适合机组自身特性的热电解耦技术方案。

某350MW热电联产机组低压缸零出力改造热电特性分析

以某电厂350MW热电联产机组为例,介绍了低压缸零出力改造方式,结合试验数据对比分析了低压缸零出力改造前后供热能力和调峰能力,并从热耗率和调峰收益量方面对机组运行经济性进行分析计算。

火电机组灵活性运行技术综述与展望

为有效解决大气污染问题,国家大力推进能源结构清洁化改革,风力发电、太阳能发电装机容量迅速增长,加之传统煤电产能过剩,导致电网调峰困难,这对现役火电机组的灵活性以及深度调峰能力提出了更高要求。本文以我国新能源发展趋势以及弃风、弃光程度为切入点,综述了提升火电机组灵活性运行的现状,针对火电机组现存调峰能力不足、负荷响应速度迟缓、长期偏离设计工况运行等问题进行了分析,并介绍了应对技术以及应用情况,在此基础上对火电机组灵活性运行下一步的工作方向进行了预测。

低压缸零出力供热工况中低压缸连通管内部流动数值模拟

对低压缸零出力技术改造后的某300 MW供热汽轮机组中低压缸连通管、连通管液控蝶阀、采暖抽汽管道、冷却蒸汽旁路、冷却蒸汽流量孔板和冷却蒸汽调节阀等根据实际尺寸建立三维模型,并进行网格划分;并采用Realizable k-ε模型和Scalable壁面函数法进行不同供热工况下中低压缸连通管及冷却蒸汽旁路内部流动数值模拟。模拟结果表明:中低压缸连通管及冷却蒸汽旁路系统复杂结构会使蒸汽流动产生分离,使整个管路系统内流动不稳定,低压缸进汽口流动不均匀;低压缸零出力工况,蒸汽在冷却蒸汽调节阀出口扩张段会产生超音速,并在其后连接的弯头处产生强激波和马赫盘。模拟结果反映了汽轮机抽汽供热及低压缸零出力工况中低压缸连通管内较复杂的蒸汽流场和状态,为后续技术改造的方向提供了理论依据。

330MW供热机组低压缸近零出力热力性能分析

阐述了汽轮机低压缸切缸供热系统工作机理,结合某330MW空冷供热机组,应用Ebsilon软件搭建切缸供热改造前后机组变工况计算模型,基于热力学定律,对比分析改造前后机组能耗分布和供热能力。绘制了纯凝运行、抽汽供热和切缸供热工况能流图,获得机组在不同供热方式下能量流动方向和各部分损失变化。探讨影响机组调峰范围的因素,利用工况图分析低压缸近零出力改造后电热负荷特性及其调峰能力的变化。并结合电力辅助服务市场运营规则进行了调峰补偿收益核算。结果表明:较抽凝运行工况,案例机组完成低压缸近零出力改造后,最大供热能力增加37.1%;额定供热工况电负荷调节能力提高34.8%;发电标准煤耗率降低54.5g/(kW·h),调峰能力增加的同时热经济性提高。本文从理论上,对低压缸近零出力改造技术的应用提供了定量依据和工程适用范围,为热电联产机组灵活性改造技术应用提供理论支撑。

热电联产机组电热煤特性研究

精确掌握热电联产机组电功率-热负荷-标准煤耗的关系特性,可以对机组进行精细化管理,实现运行成本最小化及盈利最大化。本文基于EBSILON软件建立热电联产机组电热煤关系评估模型,对采用连通管抽汽供热模式和低压缸零出力供热模式的亚临界300 MW热电联产机组,分别计算分析其电功率-热负荷-标准煤消耗量的关系特性。结果表明:标准煤消耗量随电功率呈线性增加趋势,相同电功率下低压缸零出力供热模式标准煤消耗量比连通管抽汽供热模式的最大供热工况高约5.4 t/h;标准煤消耗量随供热量呈线性增加趋势,相同供热量下低压缸零出力供热模式标准煤消耗量比连通管抽汽供热模式的最大供热工况低约13.2 t/h。建议热电联产机组以厂级能耗最低或盈利值最高为目标,进行厂级优化分析,实现智能优化控制。

基于Ebsilon的供热机组灵活性改造研究

热电联产机组灵活性改造是当前缓解冬季电网调峰压力的重要手段和必然趋势。针对某320MW热电联产机组,基于Ebsilon软件搭建了抽凝供热、低压缸零出力供热、高低压旁路供热的综合供热模型,并采用设计值对模型精度进行了验证。结合模型变工况计算和机组设计资料找出了3种供热方式的运行边界,通过对计算结果的对比分析,得出了3种供热方式下的机组供热能力、发电热耗和调峰能力,结果表明:低压缸零出力和高低压旁路供热方式可以有效提升机组的最大供热量,相比抽凝供热方式,供热能力分别可提升18.7%和54.8%;低压缸零出力供热方式的经济性更优,较抽凝工况的热耗率降低14%~24%,高低压旁路供热方式的经济性最差,较抽凝工况的热耗率升高35%~71%;高低压旁路供热的电调峰能力最优,能够在全供热区间保持32%~35%额定电负荷运行,热电解耦能力突出。研究结果从供热能力、热耗率和调峰能力3个方面为供热机组灵活性改造提供了重要的量化参考依据。

300MW机组厂级供热优化调度方式及性能分析

从厂级角度优化机组的供热调度方式能够提升其深度调峰能力和盈利能力。以厂级两台300MW供热机组为例,利用Ebsilon软件建立了抽凝工况和低压缸零出力工况机组的数学模型,分析了机组的热力性能、调峰性能和经济性能。提出了5种厂级供热调度方式,研究了各调度方式下厂级的深度调峰能力和净收益;提出了串联梯级、并联平级供热系统,对比了二者对厂级净收益的影响。结果表明,供热量一定时,两台机组“双切缸模式”运行时,厂级发电功率最小,深度调峰能力最强;当供热负荷低于600MW时,两台机组“双切缸”模式运行时净收益最高;当供热负荷高于600MW时,“双抽凝”或“切缸+抽凝”模式运行时净收益最高;在厂级700MW供热负荷下,串联梯级供热系统的厂级净收益高于并联平级供热系统。

330MW东方汽轮机低压缸零出力改造案例研究

分析东方汽轮机低压缸零出力运行时特性,为后续制订低压缸零出力运行方式切换控制方案及运行指导提供依据。采集汽轮机低压缸零出力时的运行参数,通过调整机组的热负荷、低压缸冷却蒸汽流量、机组背压和低压缸减温水流量等参数来确定机组稳定运行的边界条件,确定机组低压缸零出力时的操作指导和技术参数的控制。经试验证明:机组在供热期间切除低压缸零出力改造成功,机组在低压缸零出力状态安全、稳定运行,已具备随时进入低压缸零出力状态的条件,同时试验过程中也发现了机组未来供热的发展方向,为日后技术的进步提出了新的要求。

低压缸零出力条件下电锅炉和高低旁路抽汽供热的经济性与灵活性分析

供热机组灵活性改造是打破“热电耦合”、实现煤电机组为可再生能源发电提供容量支撑的有效措施,最常见的技术方案是汽轮机低压缸零出力运行加高低旁路抽汽供热或电锅炉供热。针对一350 MW超临界供热机组,采用变工况迭代计算方法,对两种方案的最小电出力、最大供热和保热调电典型工况点的热经济性,以及深调峰负荷段的电出力的可调范围进行对比分析。结果表明,由于冷端损失很小,在相同热电负荷工况下电锅炉方案耗煤量仅略大于高低旁路抽汽方案;而因电锅炉具有优良的逆向电负荷调节能力,深调峰负荷段下的电负荷可调区间要显著大于高低旁路抽汽方案。

低压缸零出力改造机组汽轮机及其调节系统参数实测建模

为提高机组供热能力和运行灵活性,火电机组低压缸零出力技术改造在北方地区得到推广。根据低压缸零出力改造机组涉网特性,针对机组低压缸零出力工况开展了汽轮机及其调节系统参数实测建模;并通过与纯凝工况模型、参数进行对比分析,认为机组以低压缸零出力工况运行时,电力系统仿真计算若沿用原有基于80%纯凝工况一次调频试验获得的汽轮机及其调节系统模型及参数,得到的结果会与实际特性存在较大偏差,因此改造后机组需要重新开展实测建模工作。

基于低压缸零出力的350MW机组装机方案优化与深度调峰能力分析

针对新建燃煤发电机组的装机方案与城市供热需求的增长情况,提出在供热期不提高机组运行负荷的情况下,采用低压缸零出力技术提高采暖抽汽量,增大热电联产机组供热面积,满足城市采暖热负荷需求的装机方案。从发电量、供热量与节约燃煤的角度分析该方案在提高供热能力方面的优势,通过采用低压缸零出力技术,实现了电网对燃煤机组提高调峰性能的要求,证明低压缸零出力在提高热电联产机组供热能力的同时可以提高运行灵活性,对实现“双碳”目标具有较大的意义。

300 MW机组汽轮机低压缸零出力技术

为缓解热电之间的矛盾,进一步提升机组灵活性,以国内某发电公司供热改造为例,对低压缸零出力技术在300 MW机组上的应用进行了探讨;分析了低压缸零出力运行后低压缸末级叶片安全性,并制定出完善低压缸运行监视测点、末级叶片金属喷涂、设置低压通流冷却蒸汽系统以及维持低压缸高真空等技术措施;对改造后的供热与调峰能力进行了分析并核算改造后的经济收益。结果表明,在保证机组安全运行的前提下,低压缸零出力技术不但实现了热电解耦,还进一步减少了汽轮机冷源损失,提高了机组运行经济性。

某电厂汽轮机低压缸零出力供热工况低压末级叶片流场特性分析

以某电厂350MW供热机组为研究对象,机组进行低压缸零出力改造后低压缸进汽流量骤降,最低流量仅为20t/h,导致运行工况远远偏离设计值而影响末级叶片的安全性,运用数值模拟软件CFX,分析了不同低压缸进汽流量下末级叶栅流场特性。结果表明,低压缸进汽流量在20t/h时,末级叶栅气流脱离严重,当流量为500t/h时,末级叶栅流场光滑平稳,模拟结果对供热机组低压缸零出力改造具有一定指导性意义。

电网调峰背景下汽轮机低压缸零出力技术现状综述

为解决我国冬季电网调峰以及新能源消纳问题,低压缸零出力技术被提出,并且成为一种重要的热电联产技术。在研究了大量文献资料的基础上,简要介绍了低压缸零出力技术的应用场景和技术原理,并分别对低压缸零出力技术的理论研究、在实际工程中的应用进行了论述和评价。低压缸零出力技术作为一种电厂运行方案,具有调峰能力显著、改造成本低、经济性高的特点,虽然该方案具有十分广阔的发展前景,但要推广其应用,仍有很多实际问题亟须解决。

330 MW亚临界供热机组低压缸零出力改造方案的经济性分析

为提高电网对新能源的消纳空间,需对火电机组进行改造以提高其灵活性。针对某330 MW亚临界供热机组低压缸零出力改造方案,利用变工况热力计算方法对改造方案的调峰深度进行计算分析。首先通过对供热机组两种工况的校验计算,验证了变工况热力计算方法的准确性,然后对经过低压缸零出力改造后的供热机组进行计算分析。在不影响额定供热抽汽的前提下,通过与其他工况下的负荷率进行对比,分析低压缸零出力改造方案对机组灵活性的提升。结果表明,该方案能使该机组负荷率降低到40%以下,位于第2档的补偿电价区间,满足现有的国家调峰政策要求。

350 MW三菱TC-2F汽轮机低压缸零出力改造案例研究

以某电厂350 MW三菱TC-2F汽轮机为研究对象,针对传统“以热定电”运行模式调峰灵活性差的问题,实施了低压缸零出力供热改造。采集汽轮机低压缸零出力运行前后的运行参数,通过调整汽轮机的操作参数确定边界条件,并测试机组的热电特性。结果表明:当冷却蒸汽流量为20t/h、凝汽器真空不低于96kPa、减温喷水流量为6.7t/h时,汽轮机可在低压缸零出力工况下安全、稳定运行;此时,在相同的主蒸汽流量下、采暖抽汽流量可增多84t/h~104t/h,在相同的采暖抽汽流量下、发电功率可降低22MW~44MW。试验结果可为三菱TC-2F汽轮机的低压缸零出力改造和运行提供借鉴。