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:ForthesupercriticalcoalfiredpowerunitsinChinatherearesometypicalshortcomingsforenergyconservationindesignwhicharepointedoutinthispaper.Improvementsarepresentedfortheunitstobesetupforlowestenergyconsumptionandwasteemission.Instrunmentsconfigurationmethodsformostimportantparametersarealsopresentedforthermoperformancetestandanalysis.Keywords:Ultrasupercriticalcoalfiredpowerunitdesignoptimization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