［关键词］二次再热；给水泵小汽轮机；选型；最大出力；汽源；补汽；运行效率；耗汽量
给水泵小汽轮机主要是为了满足机组不同工况下给水泵出力要求。作为电站汽轮机常用的主要辅助设备，小汽轮机在电站有广泛的应用。小汽轮机效率直接影响其进汽流量大小，进而影响机组能耗指标。随着机组容量增大及主蒸汽参数升高，给水泵小汽轮机出力越来越大。当前国内已投运的某超超临界660MW二次再热机组配套的单台100%容量小汽轮机最大连续出力已接近30MW。小汽轮机效率高低对机组能耗[3]的影响越来越大。电厂的锅炉、汽轮机、发电机均采用东方电气股份有限公司的设备。汽轮机为高效超超临界、一次中间再热、四缸四排汽、单轴、双背压、间冷凝汽式N1000-28/600/620（D1000Q）汽轮机。每台机组配1×100%BMCR容量的汽动给水泵，两台机组共用一台启动电动给水泵，给水泵汽轮机为东方汽轮机股份有限公司生产的G40-1.0-3型汽轮机。
1传统选型思路
小汽轮机选型主要从型式、排汽方式、汽源、出力及效率等方面分析设计。小汽轮机分纯凝式和背压式2种。背压式汽轮机要求其排汽有对应的热用户；给水泵小汽轮机大多采用纯凝式，其排汽一般都排入主汽轮机凝汽器中，个别机组排入单独的小凝汽器。小汽轮机汽源一般有低压工作汽源和高压备用汽源2种。低压工作汽源一般取自某段抽汽，理论上小汽轮机低压汽源参数越低越有利于机组能耗指标，但参数过低会造成所需汽量大增、小汽轮机制造成本增大。小汽轮机低压汽源一般取自机组四段抽汽，调试和启动用汽源采用辅助蒸汽，高压备用汽源一般用冷再蒸汽。小汽轮机出力以满足给水泵出力为选型依据，给水泵出力要满足机组在VWO工况（最大出力工况）、TRL工况（夏季工况）、THA工况（额定工况）、75%THA和50%THA等工况运行需求。其中小汽轮机最大连续功率一般对应VWO工况时的功率。小汽轮机运行效率受运行工况影响。小汽轮机最大连续出力工况基本对应小汽轮机进汽调门全开，此时基本对应小汽轮机效率最高点。当机组在THA及以下工况运行时，小汽轮机进汽需要进行节流，造成其运行效率下降。按照传统小汽轮机选型方法，小汽轮机在机组THA工况下相对内效率较VWO设计工况下降约1.5百分点，效率下降值与2个工况对应的小汽轮机进汽流量偏差及小汽轮机进汽调门流量特性有关，2个工况对应的进汽流量偏差越大，其效率偏差也越大。在机组THA以下工况，随小汽轮机出力减少，小汽轮机运行效率下降更多。由于小汽轮机最大连续出力要满足机组VWO工况给水泵出力，而机组正常运行时小汽轮机出力远低于最大连续出力，因设计选型的问题造成小汽轮机实际运行效率相对下降。
2优化选型思路
利用汽轮机补汽增大出力的原理，将小汽轮机设计为带补汽的汽轮机，选择2路低压汽源，一路为小汽轮机正常进汽汽源，一路为满足小汽轮机较大出力需要时的补汽汽源。为提高机组运行经济性，结合电站机组实际运行特点，将机组THA工况作为小汽轮机正常汽源的设计选型工况，此工况下小汽轮机进汽调门全开，运行效率最高。当小汽轮机出力大于THA工况对应出力时，开启小汽轮机补汽阀，通过补汽增大小汽轮机出力。该优化选型思路可以直接提高THA工况下小汽轮机运行效率；在THA以下工况时，由于进汽流量和设计选型最大进汽流量的偏差变小，小汽轮机的实际运行效率相对提高；在THA以上工况时，补汽的进入会使小汽轮机效率下降，但实际运行中THA以上工况运行时间较短，小汽轮机效率下降对机组全年运行经济性影响较少。二次再热机组回热抽汽级数较多，目前国内投运的二次再热机组均设置10级抽汽，配置合适的小汽轮机正常工作汽源和补汽汽源相对较容易。
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3优化选型对比分析
和小汽轮机传统选型相比，优化选型后小汽轮机运行效率升高，相同出力工况下小汽轮机进汽流量减少，进而影响机组热耗降低、发电煤耗降低。小汽轮机进汽流量变化对机组热耗的影响可通过汽轮机变工况计算得出。
3.1选型基础
机组不同工况下给水泵出力及汽源参数是小汽轮机选型的基础数据。以某超超临界660MW二次再热机组给水泵小汽轮机选型为例进行分析，该机组配套一台100%容量汽动给水泵组，给水泵和前置泵由小汽轮机同轴驱动；回热系统共设置10级抽汽，配置4台高压加热器、1台除氧器和5台低压加热器。看出，机组VWO工况和THA工况对应给水泵组轴功率分别为28959、21647kW，偏差较大；五段抽汽和六段抽汽较适合于用作小汽轮机正常工作汽源和补汽汽源。
3.2传统选型结果
按照传统选型思路，小汽轮机采用纯凝式汽轮机，正常工作汽源为五段抽汽，调试和启动用汽源采用辅助蒸汽。小汽轮机最大出力工况对应VWO工况。
3.3优化选型结果
按照优化选型思路，小汽轮机采用纯凝式汽轮机，正常工作汽源采用五段抽汽，调试和启动用汽源采用辅助蒸汽，补汽汽源采用六段抽汽，补汽阀开启点设置在THA工况。
3.4对比分析
根据给水泵小汽轮机传统选型结果和优化选型结果，对比分析不同工况下小汽轮机耗汽量及对机组能耗指标的影响，由于VWO工况和TRL工况均是较极端工况，分析时主要以机组THA、75%THA和50%THA工况为对比基准工况，同一工况下小汽轮机进汽流量变化对机组能耗指标的影响通过汽轮机变工况计算得出。看出，给水泵小汽轮机优化选型后，在机组THA、75%THA和50%THA工况下对应小汽轮机进汽流量分别降低1.9、1.2、0.8t/h，汽轮机热耗分别降低3.08、3.42、3.62kJ/(kW·h)。
4结论
传统给水泵小汽轮机以最大连续出力为选型基准，在机组THA及以下工况运行时小汽轮机运行效率相对下降较多。按照给水泵小汽轮机优化选型思路，采用带补汽的小汽轮机，以机组THA工况对应出力为选型基准，可提高机组THA及以下工况小汽轮机运行效率。超超临界二次再热机组配置的给水泵及小汽轮机出力相对较大，其回热抽汽系统有较适合于小汽轮机的正常工作汽源和补汽汽源，有利于给水泵小汽轮机优化选型方法的推广应用。
［参考文献］
［1］王红娟,屠珊,鲁敬妮,等.二次再热机组热经济性分析[J].热力发电,2017,46(1):7-10.WANGHongjuan,TUShan,LUJingni,etal.Thermaleconomicanalysisfordoublereheatunits[J].ThermalPowerGeneration,2017,46(1):7-10.
［2］陈显辉,谭锐,张志勇,等.东方超超临界二次再热660MW汽轮机热力设计特点[J].东方汽轮机,2014(4):1-5.CHENXianhui,TANRui,ZHANGZhiyong,etal.ThermaldesignfeathersofDongfang660MWdoublereheatcycleultra-supercriticalsteamturbine[J].DongfangTurbine,2014(4):1-5.
［3］赵永明,阎维平,刘立衡.超超临界二次再热机组设计参数影响分析[J].汽轮机技术,2013,55(6):458-460.ZHAOYongming,YANWeiping,LIULiheng.Influenceanalysisofdesignparametersofanultra-supercriticaldoublereheatunit[J].TurbineTechnology,2013,55(6):458-460.
［4］王亚军,朱佳琪,李林,等.1000MW级二次再热机组汽动给水泵选型研究[J].电力勘测设计,2016(5):1-11.WANGYajun,ZHUJiaqi,LILin,etal.Feedwaterpumpselectionresearchfor1000MWdoublereheatunit[J].ElectricPowerSurvey&Design,2016(5):1-11.
［5］刘杨,郭锋.1000MW二次再热机组优化配置[J].节能技术,2014(1):84-86.LIUYang,GUOFeng.1000MWdouble-reheatunitoptimalplanning[J].EnergyConservationTechnology,2014(1):84-86.
论文作者:王守昊
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年11期
论文发表时间:2019/12/2
标签：汽轮机论文; 工况论文; 机组论文; 效率论文; 给水泵论文; 流量论文; 传统论文; 《当代电力文化》2019年11期论文;