50MW汽轮发电机组高效运行方法的研究与运用

[摘 要]针对高温高压发电机组运行维护复杂，运行效率低的问题展开攻关，通过采用的滑参数启动、滑压运行、除氧器滑压运行等先进运行模式，调控方法使机组运行效率得到了极大的提高，经济效益显著。

[关键词]发电机 滑压运行

中图分类号：TM621.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）02-0090-01

一、50MW汽轮发电机组生产工艺概述

现在50MW汽轮发电机组为典型的单元制发电机组由170吨高温高压燃气锅炉、N50-8.83型汽轮机、WX18Z-047LLT型发电机以及HMC-200G高压旋膜除氧器等辅助设备组成。

二、存在问题分析

1、机组由于受煤气制约无法满负荷运行，绝大部分时间低于3万KW，甚至长期超低负荷（低于1.5万KW）运行，这样的负荷对于5万KW的高温高压机组来说负荷太低不仅经济性差而且长期低负荷偏离设计工况运行导致设备故障频出，尤其对调速系统造成了较大的影响，导致机组在2008年1月24日发生1#调速汽门阀芯脱落，机组甩负荷事故。因此必须消除长期低负荷运行对设备带来的不利影响而且要进一步提案高运行经济性就必须提高发电负荷或者采用先进运行模式及滑参数运行。

2、机组运行时间短，设计不完善以及故障等原因启停较频繁，而高温高压大容量发电机组常规额定参数启动方式启动用时长（冷态启动到额定负荷需要12小时），长时间启动造成大量水汽损失。因此因此在保证机组安全的情况下应尽量减少启动时间，使机组提早并网发电。

3、机组投运初期锅炉给水氧系统一直采用外网供气，除氧器定压运行的运行方式，但是受外网蒸汽压力波动以及机组低负荷运行影响造成除氧器运行不稳定，除氧效果差，有时甚至出现因外网蒸汽压力过低而不得不降负荷运行甚至停机。除氧器采用外网供汽定压运行模式已经成为影响机组运行稳定性的重要隐患。

三、方案的选择和确定

1.为消除长期低负荷运行对设备带来的不利影响必须提高发电负荷或者采用滑压运行模式，在当前莱钢煤气不足的情况下只有采取滑压运行。传统的定压运行方式，在不同运行工况下，是靠改变汽轮机调速汽门的开度调节机组出力，以适应负荷的变化。在负荷变化的全部范围内，要求新汽压力和温度都维持不变。而单元机组滑压运行方式是指，工况变化时汽轮机的调速汽门总是全开的，汽轮发电机的出力变化则是靠调节锅炉新汽压力来实现的。因此在整个负荷变化范围内，新汽压力与机组负荷大体上成正比关系在滑动，而新汽温度却始终保持不变。

2、为减少启动时间50MW机组采用了滑参数启动法，滑参数启动，是锅炉、汽轮机的联合启动，或称整套启动。它是将锅炉的升压过程与汽轮机的暖管、暖机、冲转、升速、并网、带负荷平行进行的启动方式。启动过程中，随着锅炉参数的逐渐升高，汽轮机负荷也逐渐增加，待锅炉出口蒸汽参数达到额定值时，汽轮机也达到额定负荷或预定负荷，锅炉、汽轮机同时完成启动过程。采用滑参数启动方式50MW发电机组冷态启动到额定负荷只需要8个小时，较额定参数启动减少了4个小时，不仅减少了汽水损失而且提前并网发电取得了极大的经济效益。

3、50MW汽轮发电机组原设计带有一级抽气用于锅炉给水除氧但由于抽汽压力随发电负荷改变而改变，无法实现除氧器压力稳定运行所以没有投运。但是随着外供蒸汽加热除氧器运行方式弊端逐渐显现，决定采用除氧器滑压力运行方式，及投运汽轮机一级抽气，随着发电负荷的改变抽汽压力也随之改变，这样除氧器运行压力也随之改变但是在通过适当降低锅炉给水温度情况下保证除氧效果，这样就能使除氧器在保证除氧效果的条件下随汽轮机一同稳定运行。这样发电负荷将不再受外供蒸汽限制，而外供蒸汽作为备用，进一步提案高了系统运行安全性。

四、方案实施效果

1.采用滑压运行有以下优点

A、提高运行安全可靠性，延长了机组寿命

滑压运行不仅使承压的设备及管道在低负荷降低了机械应务，更重要的是，在不稳定变工况下，由于设备温度变化不大热应力较小，减轻了导致设备损坏的热冲击和热度劳，从而降低了变工况工况时设备的寿命损耗率。

B、机组具有良好的变载能务和快速启停的条件

定压运行机组负荷变化率和启停速度，主要受着设备零、部件（尤其是厚壁的大件）温度变化大小的限制。而机组滑压运行时，由于温度变化较小，热应力和热变形都不大，相应就提高了机组迅速增减负荷的能力，从而使机组具有适应调峰的性能。目前滑压运行的机组，每分钟负荷变化率达到5%-8%额定负荷。滑压运行轮机在减负荷过程中的金属温度基本不变，所以停机时间短，停机后零部件温度水平提高，利于再次快速启动，增加了机组运行的灵活性。

C、提高了单元机组低负荷运行时的经济性

两种运行方式下汽轮机相对内效率的比较，定压运行时相对内效率随着随负荷降低而显著下降；滑压运行运行时相对内效率与负荷基本无关，不会随着负荷减少而降低。这是因为：滑压运行节流损失小、蒸汽容积流量基本不变，漏汽损失小，未级温度减小等。

2.滑参数启动的应用减少水汽损失，提高了机组热效率，这样的启动方式，只是0.5Mpa前用于锅炉暖管造成了很少的蒸汽浪费，锅炉0.5Mpa后产生的大部分蒸汽直接对汽轮发电机进行暖管和冲转，所有蒸汽母管疏水全部回收到高位水箱。从而提高了机组热效率，降低了机组启动过程中汽水损耗；缩短了启动时间，提高了经济效益，整套机组滑参数启动较原额定参数启动方式减少启动时间4个小时，增发了电量，减少了煤气放散。

3.除氧器改用一级抽气后不仅彻底消除了发电负荷受外供蒸汽的限制，保证了除氧效果，提高了系统运行稳定性，同时通过汽轮机本体抽汽降低了冷源损失，提高了机组循环热效率。

通过以上新技术新方法在我厂的首次应用，实现了50MW汽轮发电C组的连续稳定高效运行，有效地解决了低负荷运行对设备带来的不利影响，同时提高了机组运行经济性和安全性。