回熱系統異常后對火電機組熱耗率的影響有多大？

論文以某超臨界620MW機組為研究對象，基于機組熱平衡圖，通過與高壓加熱器解列工況設計數據的對比，建立了適合研究加熱器異常工況的汽輪機變工況計算模型。采用所建立的變工況計算模型研究了切除加熱器汽側和隔離加熱器正常疏水調門對機組熱耗率的影響，并根據計算結果對加熱器異常情況下回熱系統的運行方式提出了優化建議。在此基礎上，對高壓加熱器正常疏水系統的設計提出了改進建議，并計算了改進設計在高加異常工況下的節能效果。

（來源：中國電機工程學報 作者：余興剛,李旭,陳非,李明,謝誕梅）

超臨界機組加熱器異常時運行優化措施和疏水系統改進建議

余興剛,李旭,陳非,李明,謝誕梅

DOI:10.13334/j.0258-8013.pcsee.190239

項目背景

回熱加熱器是現代火電機組提高運行經濟性的重要設備，其運行狀況直接影響整個機組的熱經濟性。在機組實際運行過程中，加熱器汽側或水側泄漏、抽汽電動門故障、正常疏水調門故障等時有發生，這些故障發生后，加熱器需退出運行或隔離正常疏水調門以便進行檢修，導致機組回熱系統的運行方式偏離了正常工況，嚴重影響機組的運行經濟性。因此，當機組回熱發生異常時，采用何種運行方式以及如何提高機組回熱系統異常情況下的經濟性顯得尤為重要。

論文所解決的問題及意義

論文以某超臨界620MW機組為研究對象，基于機組熱平衡圖，通過與高壓加熱器解列工況設計數據的對比，建立了適合研究加熱器異常工況的汽輪機變工況計算模型。采用所建立的變工況計算模型研究了切除加熱器汽側和隔離加熱器正常疏水調門對機組熱耗率的影響，并根據計算結果對加熱器異常情況下回熱系統的運行方式提出了優化建議。在此基礎上，對高壓加熱器正常疏水系統的設計提出了改進建議，并計算了改進設計在高加異常工況下的節能效果。

論文重點內容

1）變工況計算時，當機組運行工況發生變化后，各抽汽口處蒸汽壓力可通過以下兩個公式計算得到：

比較了高加解列工況和典型工況的計算值和設計值，結果表明式(2)更適合研究高加異常工況。

2）基于所構建的變工況計算模型分別研究了THA、75%THA、50%THA工況下，若單個加熱器因故被切除后，切除和不切除上級加熱器汽側時機組的熱耗率，此外還研究了三臺高加和#5低加正常疏水調門因故被隔離 (加熱器汽側仍保持運行)對機組熱耗率的影響。以機組熱耗率最低為原則，對各加熱器發生異常后回熱系統的運行方式給出了優化建議；

3）鑒于計算結果顯示高壓加熱器的異常對機組熱耗率的影響較大，提出了增設高壓加熱器跨級疏水管道的設計改進方案，如圖1所示。

圖1優化后高加正常疏水示意圖

在以下情況下可投入跨級疏水管道：

1）當因故需隔離#1高加正常疏水調門時或因故需切除#2高加汽側時，可投入#1高加正常疏水至#3高加跨級疏水管道。

2） 當#2高加正常疏水調門因故需被隔離時或#3高加汽側因故需被切除時，可投入#2高加正常疏水至除氧器跨級疏水管道。

分別計算了上述高加異常情況下，若設計有跨級疏水管道并投運后機組的熱耗率，計算結果表明增設高加跨級疏水管道后可顯著降低上述高加異常工況下機組的熱耗率。

結論

1）以某超臨界620MW機組為研究對象，基于機組熱平衡圖，建立了適合研究加熱器異常工況的變工況計算模型，與高加解列工況和典型工況設計值的比較表明該模型計算結果的精度較高。

2）基于所建立的變工況計算模型，研究了THA、75%THA和50%THA工況下切除加熱器汽側和隔離加熱器正常疏水調門對機組熱耗率的影響，結果表明高壓加熱器的異常對機組熱耗率的影響較大。

3）比較了加熱器異常后各種運行方式下機組的熱耗率，基于熱耗率最低原則對各加熱器異常工況下機組回熱系統的運行方式提出了優化建議。

4）提出了高加正常疏水系統的設計改進方案―增設跨級疏水管道，計算結果表明增設高加跨級疏水管道后可顯著降低高加異常工況下機組的熱耗率。

引文信息

余興剛,李旭,陳非,李明,謝誕梅. 超臨界機組加熱器異常時運行優化措施和疏水系統改進建議[J].中國電機工程學報,2019,39(22)：6648-6655.

Yu Xinggang,Li Xu,Chen Fei,Li Ming,Xie Danmei.Optimization of Operation and Draining System for a Supercritical Unit Under the Abnormal Condition of Heaters[J].Proceedings of the CSEE, 2019,39(22)：6648-6655(in Chinese).

作者簡介

高效清潔火力發電技術湖南省重點實驗室依托國網湖南省電力有限公司電力科學研究院建設，實驗室涵蓋鍋爐、汽機、熱控、環保、化學等多個專業，致力于火電機組安全、經濟、環保運行先進技術的研究，特別是高效清潔燃燒、智能控制、網源協調發展以及廢水處理等技術。借助完善的實驗設備和高水平研究人員，近3年來，相繼承擔和完成省部級以上科研項目5項，包括國家重大科技專項課題3項、國家自然科學基金課題2項、雨花區重點課題1項，以及湖南省電力公司、各發電集團和實驗室自籌科技項目20余項。

余興剛(1989)，男，工學博士，高級工程師，主要從事汽輪機能耗診斷與優化相關研究工作，先后負責多臺600MW、1000MW等級火電機組汽輪機的調試工作，并發表SCI/EI/核心等論文多篇。

謝誕梅(1962)，女，武漢大學動力與機械學院動力系教授，博士生導師，長期從事汽輪機的相關研究工作。國家科學技術獎評委、中國動力工程學會國際合作委員會的委員、中國機械工業教育協會“熱能與動力工程學科教學委員會”委員、湖北省電機工程學會火電委員會委員；近年來主持國家自然科學基金面上項目兩項，發表SCI/EI論文多篇。

李旭(1980),男，高級工程師，主要從事汽輪機能耗診斷與優化相關研究工作。

陳非(1979),男，工學博士，高級工程師，主要從事葉輪機械可靠性相關方面的研究工作。

李明(1973)，男，高級工程師，主要從事汽輪機能耗診斷與優化相關研究工作。