2020.12AUTOMATION PANORAMA87
文献标识码：B文章编号：1003-0492（2020）12-087-05中图分类号：TP29
Research on Economical Matching Modes between Thermal Load and Power Load of33OMW Unit ★方胜（中国神华能源股份有限公司国华惠州热电分公司，广东惠州516082）
摘要：330MW亚临界燃煤抽凝汽轮机组具有多种供汽方式，本文基于长期运行数据和针对性的热力性能试验，建立了厂级供热仿真模型，在满足现有工业供汽需求的前提下，进一步挖掘机组的节能潜力，提出了优化供热方案，并研究论证了热负荷与电负荷的经济调度方式。 关键词：工业供汽；汽轮机；热负荷；电负荷；经济调度方式；仿真模型
Abstract：There are many dif f ere n t ways for330MW sub-critical coal-fired extracti o n condensing turbine unit to supply in d ustrial vapor.The plant-grade simulation model is built based on longterm operation data and particular thermodynamic performanee test.The n,on the premise of suppl y ing eno u gh vapor for existi ng in d ustrial dema nd,the pote n tial of en e rgy saving is exploited further, and the optimized vapor suppl y ing scheme is proposed.Fin a lly,the economical matchi ng modes betwee
n thermal load and power load are researched and discussed.
Key words：In d ustrial vapor;Steam turbine;Thermal load;Power load; Economical matching modes;Simulation model 1机组运行现状
1.1主设备概述
国华惠州热电厂1、2号汽轮机是由东方汽轮机厂生产的亚临界、一次中间再热、单轴、三缸双排汽、双抽凝汽式汽轮机，如表1所示。机组设有八段回热抽汽，依次供给三台高压加热器、一台除氧器和四台低压加热器。 中国神华能源股份有限公司国华惠州热电分公司（以下简称：国华惠州热电厂）2X330MW亚临界燃煤抽凝汽式机组位于广东省惠州市大亚湾经济技术开发区，主要负责园区石化中下游产业的工业用热。国华惠州热电厂中、低压抽汽采用缸体上的工业抽汽调节阀、旋转隔板进行节流憋压满足抽汽供热参数需求，供热负荷增加的同时也导致汽轮机效率的下降，尤其在低负荷时。由于机组具有多路供汽能力，故存在最优供汽方式选择的问题。
表1汽轮机技术参数
序号项目参数
1铭牌岀力330MW（纯凝工况）
2主蒸汽压力16.70MPa.a
3主蒸汽温度538°C
4再热蒸汽温度538°C
5额定排汽压力 5.88kPa.a
6最终给水温度273.3°C
7额定转速3000r/mi n
8THAI况热耗率7734kJ/kWh
9旋转方向
从汽轮机向发电机看为顺
时针
10冷却水温（设计水温）24°C
11
维持额定功率时的最高
冷却水温
33°C
12通流级数
高压缸：1单列调节级+8
压力级
中压缸：7压力级；低压
缸：2X6压力级
热力级为22级，结构级为
28级
13末级动叶片高度856mm
1.2供热系统和运行现状
国华惠州热电厂300MW机组设有高、中、低压三
88Technology技术纵横
段抽汽，供热系统简图如图1所示。
图1供热系统简图高压抽汽引自一段回热抽汽，抽汽一部分进入1号高压加热器，一部分对外供热。为满足高压热用户的需求，一段抽汽至1号高压加热器抽汽管道上设有调节阀，在单机运行或高压抽汽流量无法满足热网需求时，釆取退出1号高压加热器的运行方式增加高压抽汽流量。高压抽汽为不可调整抽汽，其流量取决于机组电负荷及高压抽汽调节阀的开度。
中压抽汽为可调整抽汽，抽汽口设在为中压缸第一级后，并设置4个中压抽汽调节阀调节，中压抽汽调节阀布置在中压缸上半缸，通过各自油动机调节阀门的幵度，从而调节抽汽压力和流量。冷段再热蒸汽是中压抽汽的备用汽源。为满足中压供热日益增大的需求，增加了热再至中压供热管道。
低压抽汽口设在中压第3级后，即中压第4级隔板为可调整旋转隔板，运行时通过油动机带动旋转隔板的转动环旋转，改变转动环窗口的相对位置，调整和控制抽汽口参数满足工业抽汽的要求，同时作为3号高压加热器的汽源。
工业抽汽参数及供热能力如表2所示。
表2300MW机组供工业抽汽参数
序号工业抽汽参数
压力
(MPa)
温度
(°C)
抽汽流量(t/h)
最大额定
1高压抽汽 5.378373.46036 2中压抽汽 2.70516.7159128 3低压抽汽 1.32457.613388.5 4单台机组总抽汽流量352252.5
2经济调度优化研究机缸体上的工业抽汽调节阀、旋转隔板的节流满足抽汽口参数的需求，节流损失降低了汽轮机效率。通过对各实际运行工况数据进行分析，机组不同电负荷下带不同热负荷对机组经济性的影响差别较大，尤其低负荷时，中压供热抽汽调节阀及旋转隔板的节流造成的影响抵消了供热所带来的机组热耗率。面对机组低负荷运行常态化的现状，研究工业抽汽系统最佳运行方式可有效提高机组供热的经济性。
2.2计算方法
本文根据机组原则性热力系统，采用热平衡方法搭建机组供热模型。根据质量守恒、能量守恒定律，列出汽水分布方程。其中工业抽汽调节阀和旋转隔板的流量特性采用制造厂给出的曲线确定，曲线图如图2、图3
所示。
流量t/h
转角"
图2旋转隔板流量特性曲线相对升丹H/D
H/DPj*;2C.g
2.1优化需求
为满足工业供汽安全稳定的要求，国华惠州热电厂采用双机并列运行供热方式。中、低压抽汽通过汽轮
图3抽汽调节阀流量与升程曲线2.3边界条件
(1)为确保供热运行安全性，
机组采用双机并列
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供热。
(2)机组供热参数不变，中压供热采用工业抽汽
调节阀调节，低压供热采用旋转隔板调节。
(3)电热负荷分配重点研究基于目前供热流量
基础，即高压供汽75t/h、中压供汽150t/h、低压供汽
65t/h o
(4)研究重点在机组负荷230-250MW之间。
2.4计算结果及分析
2.4.1供热负荷分配方式
在不同的机组负荷下，可以有多种不同的分配方
式。根据国华惠州热电厂目前平均供热量，综合考虑单
台机组带最大供汽量、单台机组带平均供汽量、单台机
组带最小供汽量、单台机组选择性带供热等多种组合，
对两台机组各种典型工业供汽分配方式进行分析研究，
具体分配方式如表3所示。
表3两台机组不同分配方式下流量分配结果
分类
类别25方式含义一1gs
11号机流量(t/h)2号机流量(t/h)
三路平均1
二股工业供汽均由两
台机组平分
高压37.537.5
中压7575
低压32.532.5
2
中、低压工业供汽由
两台机组平分，高压
供汽由1号机组按最
大能力供应
高压6015
中压7575
低压32.532.5
3
高、低压工业供汽由
两台机组平分，中压
供汽由1号机组供应
高压37.537.5
中压1500
低压32.532.5
4
高、中压工业供汽由
两台机组平分，低压
供汽由1号机组供应
高压37.537.5
中压7575
低压650
注：上表中的路指一个参数等级的工业供汽。
2.4.2不同供热分配方式能耗分析
欝
5
低压工业供汽由两台
机组平分，高、中压
供汽由1号机组尽最
大能力和全部供应
高压6015
中压1500
低压32.532.5
6
中压工业供汽由两台
机组平分，高、低压
供汽由1号机组尽最
大能力和全部供应
高压6015
中压7575
低压650
7
高压工业供汽由两台
机组平分，中、低压
供汽由1号机组全部
供应
高压37.537.5
中压1500
低压650
1号
机供
-路
8
高压供汽由1号机组
尽最大能力供应，不
足的部分高压供汽和
中、低压工业供汽由
2号机组供应。
高压6015
中压0150
低压065
1号
机供
两路
9
高压供汽由1号机组
尽最大能力供应，中
压工业供汽由1号机
组供应；不足的部分
高压供汽和低压工
业供汽由2号机组供
应。
高压6015
中压1500
低压065
10
高压供汽由1号机组
尽最大能力供应，低
压工业供汽由1号机
组供应；不足的部分
高压供汽和中压工
业供汽由2号机组供
应。
高压6015
中压0150
低压650
1号
机供
三路
11
高压供汽由1号机组
尽最大能力供应，
中、低压工业供汽由
1号机组供应；不足
的部分髙压供汽由2
号机组供应。
高压6015
中压1500
低压650
针对1、2号机组分别在230MW、250MW.
270MW三个负荷下进行11种分配方式的能耗结果如表
4所示。
表4不同分配方式下两台机组的能耗指标计算结果
编号供汽
等级
1号机
流量
(t/h)
2号机
流量
(t/h)
2X230MW2X250MW2X270MW
1号机热
耗率(kJ/
kWh)
2号机热
耗率(kJ/
kWh)
平均热耗
率(kJ/
kWh)
1号机热
耗率(kJ/
kWh)
2号机热
耗率(kJ/
kWh)
平均热耗
率(kJ/
kWh)
1号机热
耗率(kJ/
kWh)
2号机热
耗率(kJ/
kWh)
平均热耗
率(kJ/
kWh)
1高压37.537.5
7547.77547.747547.747483.387483.387483.387427.817427.117427.46中压7575
低压32.532.5
2高压6015
7465.07626.9775467403.177563.137483.157352.777502.627427.695中压7575
低压32.532.5
90Technology技术纵横
3高压37.537.5
7212.797824.887518.8357150.947723.087437.017115.277662.57388.885中压1500
低压32.532.5
4高压37.537.5
7387.057709.867548.4557323.567640.757482.1557278.517576.067427.285中压7575
低压650
5高压6015
7131.947906.237519.0857074.137794.357434.247040.327739.837390.075中压1500
低压32.532.5
6高压6015
7305.917792.627549.2657243.227719.937481.5757203.547650.777427.155中压7575
低压650
7高压37.537.5
7054.568010.577532.5657000.957893.577447.266965.097810.177387.63中压1500
低压650
8高压6015
7926.667135.577531.1157818.237075.957447.097733.027039.797386.405中压0150
低压065
9高压6015
7277.317720.867499.0857229.337620.577424.957188.777590.177389.47中压1500
低压065
10高压6015
7565.627445.287505.457472.487389.227430.857433.257338.277385.76中压0150
低压650
11
高压6015
6972.838089.487531.1556926.267967.777447.0156890.377886.157388.26中压1500
低压650
从表4的结果可以看出，不同的分配方式对应两台
机组的热耗率各不相同，总的趋势来看供汽量越大，单台机组的热耗率越低。
对三个负荷下两台机组的平均热耗率进行分析，寻热耗与分配方式、机组负荷的关系，如图4所示。
♦2S0MW B2S0MW▲27OMW
分配方式
图4三个负荷下不同分配方式下能耗指标对比
从图4的规律可以看出，分配方式1、2、4、6的平均热耗明显高于其他分配方式，由此可见中压供汽应由一台机组供应，而不应该分给两台机组。
230MW和250MW的工况在方式9存在一个明显的热耗最低点。根据表3，方式9两台机组的流量分配为：高压供汽由1号机组尽最大能力供应，中压工业供汽由1号机组供应；不足的部分高压供汽和低压工业供汽由2号机组供应。270MW的工况该低值点不太明显，根据计算结果最小平均热耗方式为方式10，不过对于该负荷，方式3、5、7、&9、10、11的热耗差别较小，两台机组平均热耗偏差在4.3kJ/kWh o
对于270MW的工况，基本原理同230MW和250MW的工况类似，只是由于机组负荷的升高，各级段压力均升高，因此需要通过节流提高压力的程度较
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小，因此在方式3、5、7、&9、10、11的热耗差别较小，仅需避开方式1、2、4、6即可。
3结论
根据机组的设计资料及实际运行数据，分析了两台机组的工业供汽的特性和最优化分配，得到如下结论：
(1)中压供汽优先考虑冷段再热蒸汽，流量不足时采用中压一级后蒸汽补充。
(2)机组负荷、高压供汽流量、中压供汽流量均参调的临界条件。
(3)运行中尽量避免中压供汽采取两台机组分配的方式。
(4)低负荷下，高中压供汽集中到一台机组，低压供汽由另一台机组供出。EE
作者简介：
方胜(1976-)，男，广东湛江人，工程师，硕士，现就职于中国神华能源股份有限公司国华惠州热电分公司，从事热力发电厂生产管理工作。
会影响机组低压供汽的能力，且存在需要启动旋转隔板
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