350_MW超临界机组热平衡试验研究_李丰泉.pdf

第 39 卷第 4 期电站系统工程Vol.39 No.42023 年 7 月PowerSystemEngineering73文章编号：1005-006X(2023)04-0073-05350 MW 超临界机组热平衡试验研究*李丰泉刘宏卫王研凯韩元(内蒙古电力科学研究院)摘要：基于对机组 SIS 系统运行数据的挖掘，结合实际参数的测试，对锅炉、管道、汽机的热力特性及机组的热经济指标进行分析，建立机组热力系统热量的平衡数据图，对热量的输入、输出、能效利用及损失情况进行分析，得出机组能耗分布状况。对热力系统内各主要运行参数进行耗差计算，得出对机组发电煤耗影响的定量值，分析影响发电煤耗的因素，分析节能潜力，提高机组能源利用效率。关键词：超临界机组；热平衡；热力特性；耗差分析中图分类号：TK227文献标识码：BExperimental Study on Heat Balance of 350MW Supercritical UnitLI Feng-quan,LIU Hong-wei,WANG Yan-kai,et al.(Inner Mongolia Electric Power Research Institute)Abstract：Based on the SIS system run data mining,combined with the actual parameters of the test,the thermalcharacteristics of boiler,pipelines,turbine and thermal economic index of the unit were analyzed,and the established forthermal system heat balance data graph,the input、output and energy efficient use of heat and damage were analyzed,andit is concluded that the unit energy consumption distribution.Calculate the difference of the consumption of the mainoperating parameters in the thermal system,get the quantitative value of the influence on the coal consumption ofgenerating unit,analyze the factors affecting the coal consumption of generating unit,analyze the energy saving potentialand improve the energy utilization efficiency of generating unit.Key words:supercritical unit;heat balance;thermal performance;energy-loss analysis随着国家降碳、降耗政策的出台，提高能源利用效率是火电企业面临的长期任务。火电厂迫切需要通过对运行数据的挖掘，得出机组热力系统真实的能耗水平，分析其节能潜力，深入挖掘热力系统的节能空间，提高节能降耗水平，需要开展机组热平衡特性研究。以电厂机组为研究对象，利用 SIS 系统对机组主要运行参数进行长周期、实时动态记录，采用统计数学方法对日常运行数据分段整理，进行离线能损分析计算，由于采用机组日常运行数据，与对设备及系统隔离的特殊工况机组性能试验相比，所得统计结果更能真实、准确评价机组热力性能。将热力系统分为锅炉、管道、汽轮机等模块，分别计算不同负荷段正、反平衡热效率，对热力特性进行分析。建立机组各个热力系统工质及热量的平衡数据流程图，明确机组热力系统能量输入、输出及损失之间的平衡关系，热力系统热量分布状况。对机组热经济指标进行测试计算分析，以热平衡计算、耗差分析理论为基础1，对热力系统内各收稿日期：2022-07-06李丰泉(1970-)，男，高级工程师。内蒙古呼和浩特，010020*内蒙古电力（集团）有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司2021 年科技计划项目(2021-ZC-02)资助主要运行参数进行耗差分析2，得出对机组发电煤耗的定量影响值，分析影响发电煤耗的因素，指出经济性下降的原因及程度，提出节能优化建议，为电厂实施节能技术改造、科学管理，提高热能利用率提供依据。表 1机组技术参数参数THA75%THA50%THA发电机功率/MW350.0262.5175.0过热蒸汽流量/th-11045.2754.9494.0过热蒸汽出口压力/MPa25.1324.6517.05过热蒸汽出口温度/571571571再热蒸汽出口压力/MPa4.012.931.93再热蒸汽出口温度/569569569给水温度/276256233排烟温度/126112102排烟热损失/%4.894.654.12固体未完全燃烧热损失/%0.730.891.00散热热损失/%0.210.270.40锅炉热效率/%93.5793.5993.88排汽压力/kPa101010排汽流量/th-1622.8472.4330.4热耗/kJ.(kWh)-18036.48134.78424.5汽轮机热效率/%44.8044.2542.73回热系统3GJ+1CY+3DJ给水泵驱动方式1 台汽动给水泵+1 台电动给水泵1设备概况锅炉为上海锅炉厂有限公司制造，型号为SG-1181/25.4-M4414，型式为超临界参数复合滑压74电站系统工程2023 年第 39 卷运行螺旋管圈直流煤粉炉，单炉膛、四角切圆、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架悬吊结构、紧身封闭型燃煤锅炉。过热汽温度采用煤/水比作为主要汽温调节手段，并配合二级喷水减温作为主汽温度的细调节，再热器调温以燃烧器上下摆动调温为主，同时在低温再热器入口管道上安装的事故喷水装置进行辅助调温。汽轮机为上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂制造，型号为 CJK350-24.2/0.4/566/566，型式为超临界、单轴、一次中间再热、两缸两排汽、间接空冷、一次调整抽汽、凝汽式汽轮机。机组主要技术参数见表 1。2机组热平衡特性2.1锅炉热力特性分析电厂为了降低运营成本，大量掺烧低热值的煤，现燃用煤种，灰分、水分高于设计值，发热量低于设计值，煤质变差，影响锅炉燃烧特性。锅炉燃料参数见表 2。表 2锅炉燃料特性参数设计煤实际煤收到基碳/%47.4034.78收到基氢/%2.952.36收到基氧/%11.227.73收到基氮/%0.730.55收到基全硫/%0.690.65收到基水分/%11.013.14收到基灰分/%26.0140.80收到基低位热值/kJkg-11777012898表 3锅炉热效率数据参数数据电负荷/MW175220285350主蒸汽流量/th-14766248071052总煤量/th-1118172227245排烟温度/105.0121.5132.5135.5空预器后氧量/%6.645.965.034.08空预器后 CO/ppm152090650飞灰可燃物含量/%0.681.071.942.55大渣可燃物含量/%0.541.982.362.04排烟热损失/%4.925.015.295.34气体未完全燃烧损失/%0.010.010.040.26灰渣未完全燃烧损失/%0.791.162.682.41散热损失/%0.540.410.320.26灰渣物理热损失/%0.520.450.640.47锅炉热效率/%93.2392.9691.0391.25按 4 个典型工况进行了锅炉热效率测试，得出锅炉热力特性值，结果见表 3。在锅炉各项损失中，排烟热损失、固体灰渣未完全燃烧损失占比大。在现烧的煤质下，高负荷下，锅炉实际热效率低，排烟热损失、固体灰渣未完全燃烧损失大。高负荷下，煤量大，燃烧不充分，锅炉灰渣可燃物含量大，CO生成量大，烟气量大，排烟温度较高。煤质变差，对高负荷下煤的燃尽特性影响高于低负荷，高负荷下，飞灰可燃物含量在 1.9%2.6%，低负荷下，飞灰可燃物含量在 0.6%1.1%，高负荷下飞灰可燃物含量明显高于低负荷,导致固体未完全燃烧热损失变大，是影响锅炉效率降低的主要因素。机组平衡期，不同负荷下锅炉热力特性见图 1。随着负荷增加，锅炉效率降低。图 1锅炉热力特性图2.2管道热力特性分析在机组不同负荷下，对过热蒸汽管道、再热蒸汽管道（冷、热段）、给水管道进出口的热量进行测试计算，得到各管道的散热损失量。结果见表 4。在 5311038 t/h 不同负荷，机组的管道热效率为99.24%、99.30%、99.22%、99.37%、99.38%、99.51%，均高于设计值（98.50%），管道保温散热低，管道热效率高。表 4平衡期内管道各项损失及热效率参数数据蒸发量/th-11038926838731652531主蒸汽管道散热损失/%0.220.250.220.260.160.09再热蒸汽管道散热损失/%0.120.220.290.340.430.54给水管道散热损失/%0.150.150.120.170.110.13管道热效率/%99.5199.38 99.37 99.22 99.30 99.24管道热力特性见图 2，随着负荷的升高，管道热效率升高。图 2管道热力特性图2.3汽轮机热力特性分析在机组平衡期内，统计不同负荷下的运行参数，再根据发电量加权得出平衡期运行参数值，计算热耗。结果见表5。在负荷345 MW、305 MW、275 MW、245 MW、220 MW、180 MW 工况下，汽机实测热耗为 8511.84 kJ/kWh、8522.58 kJ/kWh、8579.90kJ/kWh、8557.64 kJ/kWh、8633.32 kJ/kWh、8689.20kJ/kWh，汽机热耗值大。从图 3 可看出热耗随着负荷降低而升高，低负荷区间，热耗变化明显，变化速率较大。第 4 期李丰泉等：350 MW 超临界机组热平衡试验研究75表 5汽轮机热耗数据参数数据负荷/MW345305275245220180主汽流量/th-11038926838731652531主汽压力/MPa23.2523.3723.2522.2220.5917.68主汽温度/563.4561.8560.8559.4560.4556.0再热流量/th-1917.2810.9735.4643.9577.9475.5再热出口温度/564.8561.9558.1551.7549.2540.6再热出口压力/MPa3.823.403.072.722.432.02给水压力/MPa26.5226.0025.4423.9222.1318.74给水温度/267.8260.8254.8247.3241.5231.2再热减温水流量/th-119.685.102.581.030.310.15背压/kPa11.2010.8610.259.608.417.52热耗率/kJ.(kWh)-18511.8 8522.6 8579.9 8557.6 8633.3 8689.2汽轮机热效率/%42.2942.2441.9642.0741.7041.43汽机热力特性见图 3，热耗随着负荷降低而升高，低负荷区间，热耗变化明显，变化速率较大。图 3汽轮机热力特性图图 4热平衡方框图（热量单位：GJ）2.4热量利用、损失分布分析在机组平衡期，热力系统热量平衡数据见图 4。从数据看，有 38.62%热量转换成电量，有 61.38%的热量损失，其中汽轮机冷源损失为 52.22%，为最大的热量损失，锅炉热损失为 7.35%，热量损失较大，管道热损失为 0.54%，热量损失小。汽轮机热力系统中低加用热量占比为 9.87%，高加用热量