汽轮机额定背压的偏差问题和对策.ppt

汽轮机额定背压的偏差问题和对策 蒋 寻 寒 安徽省电力科学研究院 2012年12月 宁波 背压是极为重要的参数。设置额定背压的目的有三： ★ 优选汽轮机排汽面积，使机组投产后能耗降低。 ★ 评价汽轮机性能的必要条件。热力试验中必须进行参数修正。 ★ 和统计平均值对比，判断汽轮机冷端设备状态和运行操作水平。额定背压应能反映汽轮机的真实背压条件 设置额定背压的意义 节能降耗 任重道远 以年综合运行成本最低为目的，通过优化计算确定冷却倍率、凝汽器换热面积、循环水管径、冷却塔面积。汽轮机排汽面积不在优化范围之内。 在此基础上，以额定功率、年平均气象条件、循环水泵全开（高速运行）为据，计算获得额定背压。 需要指出，汽轮机排汽面积和冷端设备容量应同步变化，排汽面积增加，则应增加冷端设备容量、降低背压，反之亦然。 当前额定背压的确定方法和预约束条件 存在问题 以上的方法和流程有问题，也忽略了很多因素。 国内火电机组汽轮机额定背压数值经常偏离实际，几个应达的目的往往都没有达到，且容易对火电机组能耗评估和电厂的节能工作造成误导。 下面以一个具体的实例说明这些问题和解决方法。 这里讨论的对象限于湿冷汽轮机。 实例和说明 考虑一个配备闭式冷却水系统的机组，汽轮机额定背压5.2 kPa，记为Pn，则设计院的计算结果可能是5.1 kPa，甚至4.9kPa，留了余量。 我们从4.9 kPa开始，逐项额定背压计算流程中忽略的因素和影响。 填料热力特性是在模型塔上获得的，工作条件优于实际塔，冷却数结果偏大，因此出塔水温计算值偏低，背压结果相应至少偏低0.2 kPa。 冷却塔、凝汽器都有性能随时间正常衰退的问题，还有随时出现的侧风干扰冷却塔工作，加起来至少影响背压0.2 kPa。 年平均气象条件下，国内所有电厂都不可能全开循环水泵高速运行。和采用春、秋季节循环水调度方式相比，计算结果偏低 0.3 kPa以上。 背压高于额定值的时间长、幅度大，低于额定值的时间短、幅度小。因此，以年平均气象条件为据获得的额定背压，结果偏低。幅度至少 0.4 kPa。 这些影响都可以定量计算或依据经验取值。考虑以上因素，额定背压大约为6 kPa，这才是比较真实、合理的数值，记为Pn’，和Pn差异较大。 还有，背压和汽轮机热耗的关系也非线性，背压低时，其变化对热耗的影响较小，背压6 kPa以上时，对于湿冷机组，热耗-背压修正曲线一般可以认为是直的，背压变化的影响较大。 显然，以上这些因素，对配置开式循环水系统机组的额定背压影响相对较小。对于以海水或长江作为循环水源的机组，其中多数的年平均循环水温在18℃以内，Pn’ 很容易做到4.9 kPa以内。 某型600MW 4排汽超临界汽轮机的背压修正曲线 我们还要考虑，排汽面积较大，则排汽容积流量较大时，汽轮机热耗较低；但负荷降低或背压升高时，热耗增加幅度较大，排汽容积流量较小时，热耗反而更高。因此，采用这种设计，尤其是对于腰荷机组，需要较大的冷端设备容量，能够提供足够低的额定背压，平均负荷下有足够大的排汽容积流量。 在配置汽轮机排汽面积时，为了尽可能降低机组能耗，应当以平均负荷工况作为设计重点。根据国内的实际情况，可以80%负荷作为优化设计依据。 为此，汽轮机排汽面积优化配置时，需要考虑这个因素，在以100%负荷、Pn’为前提的基础上，再减少10%左右的排汽容积流量，以此为依据，才能做到最佳配置。 汽轮机厂家配置排汽面积时，以额定负荷、额定背压Pn为依据，而且是以THA工况热耗最低为目的的，这样容易造成排汽面积过大的现象，结果是机组实际年平均能耗增加，夏季汽轮机最大出力降低。 可以推测，Pn’比较接近但仍低于机组投产后的实际平均背压，有大量统计结果支持这个推测。 评价统计背压时需要考虑两个因素：一方面，机组实际负荷接近80%，背压会因此降低，但国内电厂大多在循环水系统调度中倾向于节约厂用电，减少循环水量，又会提高背压。这两个因素在很大程度上相互抵消。 小结 国内大型汽轮机额定背压的计算流程有缺陷，结果往往偏差较大，缺乏代表性。对于配备闭式循环水的机组，问题更突出。 后果是可能干扰机组的节能设计，影响对机组投产后的能耗评价。 对 策 设计院在进行额定背压计算中，需要考虑以上的影响因素，使结果尽可能客观。需要改进标准计算流程。 目前的排汽面积设置都是由汽轮机厂家完成的，以额定背压为据，并不考虑该数值是否真实；设计院进行冷端优化时，一般也不考虑不同低压缸排汽面积设置的差异。这种现状需要改变。 设计院在冷端设备优化配置计算中，应采用大冷端的思想，将汽轮机可能的不同排汽面积设置纳入优化计算流程，这样可能会带来不同的优化结果。 在此基础上，汽轮机厂家、设计院和电厂可以采用以下的方法复核排汽