1000MW级超超临界机组双机回热配定速发电机系统研究

2024-12-19 00:00:00潘敏

科技资讯 2024年23期

摘""要：回热系统优化，是提升火电机组热经济性的重要措施。根据1"000"MW超超临界汽轮机回热系统的特点，结合国内外回热系统的研究，提出双机回热配定速发电机系统方案，采用变速抽背式小汽轮机驱动主给水泵。通过与现行主流的常规回热系统进行综合的经济技术比较，探讨双机12级回热配定速发电机系统的可行性论证。

关键词：双机回热系统"""抽背式小汽轮机"""高压加热器"""外置蒸汽冷却器

中图分类号：TM621

Research"on"Constant"Speed"Generator"System"for"1000MW"Ultra-Supercritical"Unit"with"Dual"Regenerative"System

PAN"Min

China"Energy"Engineering"Group"Guangdong"Electric"Power"Design"Institute"Co.，"Ltd.，"Guangzhou，"Guangdong"Province，"510663"China

Abstract："The"optimization"ofnbsp;regenerative"system"is"an"important"measure"to"improve"the"thermal"economy"of"thermal"power"units."According"to"the"characteristics"of"1000MW"ultra-supercritical"steam"turbine"regenerative"system，"combined"with"the"research"of"regenerative"system"at"home"and"abroad，"the"scheme"of"dual"regenerative"system"with"constant"speed"generator"system"is"put"forward，"which"uses"a"variable"speed"extraction"back-pressure"small"steam"turbine"to"drive"the"main"feedwater"pump."By"conducting"a"comprehensive"economic"and"technical"comparison"with"the"current"mainstream"conventional"regenerative"system，"this"paper"explores"the"feasibility"of"a"dual"machine"12"stage"regenerative"system"with"a"constant"speed"generator.

Key"Words："Dual"regenerative"system;"Extraction"back-pressure"small"steam"turbine;"High"pressure"heater;"External"steam"cooler

双机回热配定速发电机系统，采用抽背式小汽轮机驱动主给水泵[1-3]，小汽轮机驱动汽源来自主汽轮机超高压缸排汽，同时小汽轮机的抽汽替代原主汽轮机高压抽汽，作为各级高压加热器的加热蒸汽来源。变速抽背式小汽轮机通过变速-定速调速装置驱动50"Hz定速小发电机发电。新型高效回热系统将抽背式小汽轮机参与回热系统中，降低各级回热抽汽过热度并充分利用，提高换热效率[4-6]。

1""两种回热系统简介

1.1""常规带外置式蒸汽冷却器回热系统

以1"000"MW高效超超临界二次再热、10级回热系统为例，汽轮机高压缸进汽温度达到600"℃，中压缸进汽温度达到620"℃。第2级抽汽参数为6.19"MPa、554.6"℃，第4级抽汽参数为1.133"MPa、556.8"℃，抽汽过热度分别高达277"℃、372"℃，对应的回热加热器换热温差增大，温差换热引起的不可逆损失增大，带来能级效率下降。通过计算，10级回热系统中，设置2号高加外置蒸汽冷却器、4号高加外置蒸汽冷却器，其中蒸汽冷却器壳侧与给水系统串联，汽轮机回热抽汽在蒸冷器完成热交换后进入2号和4号高压加热器中，进行换热，使进入蒸冷器的这级回热抽汽显热得到充分利用，提高机组经济性。

为进一步降低热耗，某些项目采用12级回热带外置蒸冷器方案，此时回热系统设置5级高加，6级低加，1级除氧。12级回热带外置蒸冷器方案相比10级回热带蒸冷器方案热耗降低约16"kJ/kWh。

1.2""新型高效回热系统

为了解决传统回热系统能量梯级利用不充分、不适用于更高参数机组的发展方向问题，国内、外普遍开始了双机回热耦合发电技术研究。该系统中，由抽背式给水泵汽轮机驱动主给水泵，抽背式给水泵汽轮机的驱动汽源为超高压缸排汽，各级加热器的加热蒸汽来自主汽轮机和抽背式给水泵汽轮机的抽汽。回热系统设11级（5高6低1除氧），则来自主汽轮机高压缸、中压缸的抽汽口较少。结合新一代1000MW等级超超临界二次再热汽轮机的蒸汽参数32"MPa/605"℃/620"℃/621"℃，抽背式给水泵汽轮不能完全匹配上系统的参数。给水泵所需要的最大功率为44"000"kW，小于小汽轮机的最大功率54"000"kW，因此，小汽轮机可同时驱动一台发电机，将剩余的功率转化为电力输出。小汽轮机向2～5号高压加热器、除氧器和7号低加提供加热汽源，并有效降低加热蒸汽的过热度，提高换热效率。

2""回热方案比选

2.1""汽轮机热耗对比

根据某汽机厂提供的热平衡图，采用双机回热配定速发电机系统与传统10级回热带外置蒸汽冷却器和12级回热带外置蒸汽冷却器方案进行热耗指标比较，可以降低热耗约42"kJ/kWh和26"kJ/kWh，发电标煤耗降低1.52"g/kWh和0.58"g/kWh。按年利用小时数按4"000"h计算，采用双机回热配定速发电机系统单台机组每年可节约燃煤7"000"t，既节约了能源消耗，对环保也有一定的积极意义。

2.2""经济性分析对比

经以上分析，将小汽轮机2个比选方案与常规无双机回热的系统作经济性比较，如表1所示。

2.3""回热方案小结

（1）上述两个新型高效回热系统的小汽轮机组轴系设备配置方案（方案1和方案2），与无双机回热的传统回热系统作经济性相比：汽轮机热耗方面，双机回热配定速发电机系统的热耗比无双机回热的传统回热系统低，满负荷时低30～48"kJ/kWh。

（2）以上不同配置方案中，分别涉及一些新设备的开发，各自存在设计和制造难度，其中：

方案1：45"MW的定速/变速调速装置传递功率较大，需做特别产品开发，设计和制造难度略高。

方案2：20"MW变速/定速调速装置传递功率较低，类似的产品已运用在风电行业，设计和制造难度较低。

（3）经济性比较分析，2个方案相比常规10级回热方案都有较大的经济优势，虽每台机组投资需增加2"900万元～3"200万元不等，但每年的收益较高，投资回收年限均较短。方案2的初投资增加相对少，投资回收年限约3.6年。方案1由于有大功率调速装置，初投资增加相对多，投资回收年限约4.8年。

3""结语

根据上述分析，新型双机回热配定速发电机系统在二次再热高参数超超临界机组可运用到工程实践中，采用该系统，显著提高了机组的经济性，降低了供电煤耗，增加了电厂的收益并实现了能源的高效利用。

参考文献

[1]"於震跃，郑应霞，徐红波，等.1"000"MW二次再热机组双机回热系统研究[J].电力勘测设计，"2023（7）：42-47.