蒋寻寒---超临界机组和超超临界机组的优化设计问题.doc

大型火电机组的一些优化设计问题蒋寻寒1，马启磊1，阮圣奇1，曹祖庆2（1，安徽省电力科学研究院，合肥230601；东南大学，南京210018）摘要：从节能角度出发，对目前引进型超超临界火电机组的汽轮机、锅炉方面一些典型的设计问题进行了分析，指出能耗增加的不良后果，建议新机组设计进一步向节能倾斜，并提出一些优化设计方法，以便今后新建的超超临界机组能够充分发挥低能耗、低排放的优势；对于节能相关运行仪表的配置，也给出了一些技术建议。关键词：超超临界，火电机组，优化设计SomekeypointsinoptimizingdesignforlargescalecoalfiredpowerunitsAbstract:ForthesupercriticalcoalfiredpowerunitsinChina,therearesometypicalshortcomingsforenergyconservationindesign,whicharepointedoutinthispaper.Improvementsarepresentedfortheunitstobesetupforlowestenergyconsumptionandwasteemission.Instrunmentsconfigurationmethodsformostimportantparametersarealsopresentedforthermoperformancetestandanalysis.Keywords:Ultrasupercritical,coalfiredpowerunit,designoptimization前言由于种种原因，国内的很多超临界和超超临界机组未能充分发挥其应有的低能耗、低排放优势，需要从设计、安装、调试、运行和维护等诸多方面发现和解决问题。本文探讨设计方面节能相关的一些典型问题。这里的讨论不涉及空冷机组。锅炉设计燃料选择事先需要对燃煤市场进行深入的评估，尽可能选择今后容易购买、即将实际主要使用的燃煤作为设计煤种。为节省投资，可以选择优质煤种作为设计煤种，但投产后实际使用煤种如果品质偏离较大，则运行中锅炉效率下降、辅机用电增加，增加的代价很大，得不偿失。辅机形式和容量根据合理的设计和校核燃料，优选制粉系统、引风机等重要辅机的形式和容量，保证和机组的整体设计合理搭配。比如引风机或一次风机容量略偏小，一旦使用非设计煤种，热值偏低10%，如果加上空气预热器漏风率增加到10%，就难以满足BMCR工况运行要求。辅机容量偏大的例子也很多。汽轮机汽轮机的通流面积配置目前新国标GB/T5578-2007[2]尚未普遍使用，除了西门子引进型超超临界汽轮机以外，其它的国产超临界和超超临界汽轮机普遍使用DL/T892-2004[1]标准确定铭牌，过于保守[4]。同时，国内三大动力厂的设计，理念有所不同，有的为保证出力，通流面积放大5%左右，通流能力太强，和整个机组搭配并不合理，低负荷运行时，主汽压力偏低，必然增加损失；有的坚持节能的策略，面积安排比较紧，虽然很容易达到、超过DL/T892-2004的出力要求，但汽轮机容量略低于锅炉的能力，也有改进的余地。需要注意的是，针对开式循环水和闭式循环水系统，由于背压明显不同，同容量、同参数、同系列汽轮机的通流面积应有不同的安排，差别应为2~3%。保证铭牌出力关于容量，目前有一个比较大的理论问题：按设计规程，每年最热的10%时间的气象条件下，是不保证机组发出铭牌出力的，但电网调度并不认可这个概念，而是要求火电机组在运行中的任何时候都有能力发出铭牌出力。这个问题目前并未显现，主要原因是DL/T892-2004对汽轮机的性能要求较低，设备有较大的余量。如果普遍使用GB/T5578-2007标准，问题就开始显现，而使用IEC-45-1[3]的时候，问题可能会比较突出。主、辅机容量搭配机、炉容量需要合理匹配，600MW机组的锅炉配660MW汽轮机是非常荒唐的搭配，同样，在660MW机组上配置600MW机组的辅机，也不合理，必须制止。冷端设计3.4.1不均衡问题若额定背压较低，又按THA工况设计，则选配较长的末级叶片可以获得更好的经济性[5]。而国内600MW级别超临界和超超临界汽轮机冷端设计普遍存在的问题是，末级叶片过长而冷端设备容量偏小。这个问题的主要原因是设计规程陈旧。对于闭式循环水系统机组，背压额定值过于乐观[6]。值得注意的是，北方机组冷却塔面积小得多，循环水冷却倍率也较小，实际背压条件和南方机组差别一般并不大。额定背压取值不合理，往往造成汽轮机末级叶片选择过长，既增加能耗，又降低汽轮机的夏季最大出力。考虑机组多数需要调峰，则损失更大。国内600MW亚临界、超临界机组数量巨大，这个损失累计起来是相当惊人的。90年代及以前