摘要：对某火电厂的660MW超超临界机组汽轮机进行供热改造之后，其从低温再热管道抽取供热蒸汽，在不同的抽汽量和运行工况中对锅炉和再热器等的运行具有不同的影响，需要针对性地采取优化方案，在保证机组安全运行的前提下，满足机组抽汽供热的需求。
关键词：超超临界机组；汽轮机；节能改造；运行
1引言
近年来我国的电能需求量在不断增加，且现代化的生产和生活方式对电力供应质量的要求也越来越高，给我国的发电企业提出了较高的要求。而我国目前的发电总量中，以燃煤形式的发电量仍然占到70%以上，是我国主要的发电形式，而且燃煤机组的装机容量也有逐渐增大的趋势。但是火力发电行业是一个能耗高、污染高的行业，在我国提倡建设资源节约型和环境友好型社会的大背景下，燃煤电厂也应根据国家对于发电企业的节能减排的具体要求，对燃煤机组进行节能改造。目前比较常用的节能改造措施就是对燃煤机组汽轮机进行抽汽供热改造，不仅可以提高机组的效率，降低发电煤耗，而且可以减少二氧化碳等大气污染物的排放，具有重要的经济意义和社会意义。
2某发电厂超超临界机组概述
以某火电厂2×660MW机组为例，其汽轮机为上海汽轮机有限公司设计制造的超超临界、一次中间再热式、单轴、四缸四排汽、凝汽式汽轮机；锅炉为上海锅炉厂有限公司生产的超超临界、变压运行、螺旋管圈直流炉，并采用单炉膛、一次中间再热、平衡通风、固态排渣、全钢悬吊结构∏型、半露天布置，锅炉温度为607℃，再热蒸汽温度为625℃；此机组配有4台静叶可调轴流式引风机和2套动叶可调轴流式增加风机。本电厂机组对外供热，其蒸汽由再热冷段管道抽取，额定供热蒸汽量为每台炉150t/h，最大供热蒸汽量为每台炉200t/h，极限供热工况下每台机组的最大供热蒸汽量为400t/h[1]。
3汽轮机存在的问题分析
3.1抽汽量与运行工况的关系
在燃煤机组正常运行的过程中，蒸汽进入再热器时的压力和温度比供热蒸汽所规定的额定参数要高，所以在进入供热系统之前需要对再热器的蒸汽进行减温和减压处理，用于减温的水是来自机组给水泵的中间抽头，温度为190℃，压力为10MPa，且不同运行工况下，抽汽量和抽汽比例不同，减温水的用量也会所有不同，其具体数值见表3.1所示。
从表 3.1 的计算数据可以看出，随着负荷的降低，抽汽比例逐渐增大，在额定供热 150t/h 时，BMCR工况下的抽汽比例为 8.8%，最低稳燃负荷工况下抽汽比例达到23.6%。而在最大供热200t / h 时，抽汽的比例进一步加大，BMCR 工况下的比例为12.1%，最低稳燃负荷工况下为31.4% [2]。
3.2抽汽供热对锅炉的影响
该工程的抽汽位置一个是再热热段管道，另一个为再热冷段管道。正是因为此工程的抽汽位置处于再热热段管道中，而且抽汽点是在锅炉的出口位置，所以对锅炉自身的影响较小，其对燃煤机组的影响主要表现在对下游汽机的影响；但是其另外一个抽汽位置是在再热器冷端管道，抽汽点处于锅炉的入口，对锅炉的影响比较大，抽汽将直接导致通过再热器（包括低温和高温再热器）的蒸汽量减小，并降低管屏管子中工质的质量和流速，以及工质侧的冷却效果，所以会提高炉内受热面管壁的温度，增加锅炉出口的蒸汽温度，从而导致再热器的温度超出规定范围，影响锅炉的安全运行。
该机组在正常抽汽工况下，如不采取有效措施，在BMCR工况下再热蒸汽出口温度升高约20℃，炉内管屏管子壁温平均升高 30℃ 左右。该工程再热蒸汽出口温度采用 623℃，在温度提升后，出口的蒸汽温度已达到管接头T92材料的使用极限，炉内管子的壁温也是余量大幅度减少，严重的影响再热器受热面的安全。
4汽轮机优化节能改造实施
4.1尾部挡板调温优化
在本方案中采用在尾部设置前、后双竖井的方式，前后竖井都布置有低温再热器，再在后竖井中增设省煤器，这样就可以实现通过对挡板开度的调节来调节低温再热器的侧烟气量，并达到对再热器吸热量和蒸汽温度进行调节和控制的目的。
4.2燃烧器摆动优化
在本方案中采用可以摆动的燃烧器，即在热态运行时的一、二次风可以上下摆动，且摆动角度为±25℃，此燃烧器固定在锅炉的四个角中，并能同时进行摆动，其摆动时能够改变锅炉内火焰中心的位置，实现其位置的上下移动来调节炉膛内的吸热量的目的，从而对屏底烟气温度进行调节来实现对再热汽温的调节。此种优化方案比较适用于布置有墙式辐射再热器的机组中，而不太适用于不布置墙式辐射再热器的直流锅炉中。
4.3再热器受热面的材料优化
在本方案中，将低温再热器入口端的材料改为优质合金钢，将其许用温度、材料余量和抽汽适应能力进行相应的提高；此外对于高温再热器，其材料全部改为Surper304H和HR3C材料，且前者需要求7级以上的细晶粒，并进行内喷丸，提高其高温再壁温余量和抗氧化性能。
4.4增加一级再热器减温器
在本方案中，在低温再热器的低温管道上的一级事故喷水减温器的基础上，再增设一级事故喷水减温器。每级再热器喷水减温器喷水总流量为3% BMCR工况下的再热蒸汽流量；管道及阀门的选择按设计值的2倍考虑；优化后再热器喷水系统增加了6%的喷水能力，保证再热器具有足够的喷水能力，对再热蒸汽温度的调节能力约为 15℃。
5结语
在某火电厂2×660MW机组中，对其进行供热节能改造之后，其大比例的再热冷段管道抽汽对锅炉的运行产生较大的影响，严重影响锅炉的运行安全和再热器受热面的安全，所以针对此问题，在本优化方案中，采取了以下4个措施来对再热器进行调节和保护，分别是对尾部挡板进行优化来调节再热蒸汽温度，对燃烧器摆动进行调节来优化再热蒸汽温度，对再热器受热面的材料进行优化，增加一级再热器减温器来保护再热器的运行安全。在此方案实施后，本火电厂的锅炉和再热器运行稳定，达到了预期目的。
参考文献：
[1] 薛勇，刘志斌.660MW二次再热超超临界机组汽轮机安装技术[J].中国设备工程，2016（17）：105-108.
[2] 刘淑英，邓春生，贾愚，等.超超临界660MW汽轮机节能改造实践[J].江西电力，2014（6）：90-93.
论文作者:谢斌
论文发表刊物:《电力设备》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/13
标签：机组论文; 蒸汽论文; 工况论文; 汽轮机论文; 锅炉论文; 温度论文; 管道论文; 《电力设备》2017年第31期论文;