汽轮机灵活性运行-PPT课件

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1、汽轮机灵活运行目 录1 1概述概述 12 2灵活运行的特点灵活运行的特点3 3应对措施应对措施11 1、推动火电灵活性提升的两个趋势、推动火电灵活性提升的两个趋势2 2、提升火电灵活性的必要性、提升火电灵活性的必要性电力市场化改革低碳战略n2030年左右使二氧化碳排放达到峰值，并争取尽早实现；n2020年非化石能源占一次能源消费比例达到15%，2030年达到20%；n2020年单位GDP二氧化碳排放量较2015年分别下降18%。n为实现上述目标，中国能源结构面临转型n风电和光伏占比持续增加，但目前全国可再生能源消纳形势日益严重n电力系统灵活性不足是造成消纳难的主要原因概述概述23 3、提升火电

2、灵活性的主要措施、提升火电灵活性的主要措施4 4、试点工程、试点工程临河热电厂临河热电厂300MW300MW等级湿冷机组等级湿冷机组n燃料灵活性：燃料灵活性：指利用已有的煤电设备，掺烧/混烧秸秆、木屑等生物质，实现生物质原料的清洁利用，减少大气污染。n运行灵活性：运行灵活性：指提高已有煤电机组（包括纯凝与热电）的调峰幅度、爬坡能力以及起停速度，为消纳更多波动性可再生能源，灵活参与电力市场创造条件。n根据国际经验，我国火电调峰的能力还有很大的根据国际经验，我国火电调峰的能力还有很大的提升空间。提升空间。临河热电厂临河热电厂n2016年6月，国家能源局综合司启动首批火电灵活性改造试点项目。n同年7

3、月，东汽积极配合北方联合电力以临河热电厂300MW等级火电机组为试点工程开展灵活性改造的方案研讨、实施工作。概述概述3灵活运行的特点灵活运行的特点灵活运行的特点灵活运行的特点灵活性改造快速启停及变负荷温度场和温度应力剧烈变化1.汽缸等静子部件变形2.转子寿命缩短3.胀差变化深度调峰小流量运行4.阀门小开度振动、流速等问题5.经济性较差6.辅助系统的适应性较差切缸供热低压缸小流量运行7.末级叶片鼓风、水蚀、颤振等热电解耦热电解耦低压缸小流量低压缸小流量/无无流量运行流量运行灵活运行灵活运行4灵活运行的特点灵活运行的特点n快速启停及变负荷：快速启停及变负荷：在汽轮机快速启停及变负荷运行时，变负荷率

4、将大于2%/Min，金属温度变化率大而快，汽轮机通流部件将承受很大的热应力，同时汽轮机胀差也会相应变大。n深度调峰：深度调峰：深度调峰要求汽轮机在小进汽量低负荷状态长期运行。此时，高压或低压透平排汽缸处容易因鼓风出现过热情况，蒸汽流量越低这种情况越严重；此外，低压的湿蒸汽区会前移，加重低压末几级叶片的水蚀。n热电解耦：热电解耦：热电解耦的本质是实现电、热负荷相互转移，即热电比的大幅度调节。此时低压缸进汽量很小或不进汽，低压透平排汽缸处容易因鼓风出现过热或湿蒸汽区会前移的情况。汽机不同灵活运行模式的特点汽机不同灵活运行模式的特点5应对措施应对措施1 1、静子部件结构优化、静子部件结构优化n 汽轮

5、机在快速启停及变负荷时，蒸汽参数变化幅度大，各静子部件处于非稳态运行，将会承受很大的热应力，容易导致变形漏气。采用有限元软件对高中压内外缸及低压内缸等静子部件进行稳态&瞬态温度场及应力场分析，根据计算结果对静子部件结构进行优化，尽量降低各部件在瞬态及稳态过程中的综合应力，以适应快速升降负荷等复杂工况的要求。高压内缸应力分析低压内缸应力分析6应对措施应对措施n 机组喷嘴室的优化，可以降低汽机进汽室部分的压损并使其出口流场均匀，可有效提高调节级级段效率。原始喷嘴模型优化后进汽室模型7应对措施应对措施n汽轮机转子在工作过程中，承受着蒸汽的高温、高压，且高速运转，受到多种作用力，热应力和离心力起主要作

6、用。汽轮机转子在快速启动、停机及变负荷等工况下，转子表面各参数的变化，使转子处于非稳态温度场，产生更大的热应力和热变形，缩短转子寿命。针对灵活性改造机组转子更加复杂、恶劣的工作环境，需进行多项理论计算和分析研针对灵活性改造机组转子更加复杂、恶劣的工作环境，需进行多项理论计算和分析研究。究。采用有限元法计算各种不同的蒸汽初参数、启动及变负荷温升率组合下的转子应力，对转子结构进行优化，通过采用轮盘根部大直径、双圆角过渡等措施从而有效的降低转子热应力，减少转子快速启停时的寿命消耗。2 2、转子结构优化转子结构优化8应对措施应对措施轴向间隙轴向间隙:n 机组在快速启动时，由于升温率较快，机组胀差较之前

7、会有所增大，增加轴向碰磨的风险。为满足机组灵活性改造需求，需对轴向间隙进行优化处理，保证在尽量不牺牲机组经济性的情况下满足安全运行要求。径向间隙径向间隙:n 机组在快速启动及变负荷时，由于动静部件材质和受热速率差异，会造成径向间隙发生变化。采用具有良好退让性的汽封，可以防止因汽封磨损造成的经济性变差。3 3、通流间隙优化通流间隙优化9应对措施应对措施高压调节阀：高压调节阀：n在低负荷下，由于机组进汽量较小，阀门调节性能、流速、阀杆振动等因素会受影响。采用调节性能更好的阀门或调整机组配汽方式。中联阀：中联阀：n在低负荷下或考虑汽机侧供热等可能出现的情况，中联阀很有可能需要参与调节，传统的中联阀通

8、常不具备此功能。采用调节性能更好的阀门。4 4、阀门结构优化阀门结构优化10应对措施应对措施 n 部分负荷下，通过对原有的复合配汽方式进行优化可明显降低阀门节流损失，达部分负荷下，通过对原有的复合配汽方式进行优化可明显降低阀门节流损失，达到节能降耗的目的。到节能降耗的目的。优化前优化前优化后优化后配汽曲线优化配汽曲线优化11应对措施应对措施n先进的、工况适应能力强的高效冲动式叶型，变工况性能更加优良。在此叶型应用的基础上，根据初参数，优选最佳通流级数，设计高效宽负荷通流，可使低负荷工况下机组效率明显提高。叶型优化前后损失进汽角的变化5 5、高效宽负荷叶型开发高效宽负荷叶型开发12应对措施应对措

9、施n 多级三维CFD分析及优化设计，机组在不同负荷工况下均保持较高的经济性。n 开展流固耦合响应分析评估，确保叶片低负荷工况安全长期运行。13应对措施应对措施未级叶片技术未级叶片技术末级静叶优化技术：末级静叶优化技术：倾斜倾斜+弯曲弯曲+轴向前掠轴向前掠n在各种工况下，灵活运行方式的末级叶片具有以下特点：良好的气动性能、动/静强度良好、超高的阻尼特性。通过对末级叶片的进/出汽边的防水蚀处理，保证机组安全运行。14应对措施应对措施6 6、系统优化系统优化n增加零号高加：增加零号高加：是指在1号高加之前增设一个高加，在低负荷下从汽轮机抽取高压蒸汽加热给水，以提高低负荷下机组的给水温度，即可以提高机

10、组在该工况下的循环效率，亦可以提高脱硝装置中催化剂的活性，从而实现机组回热系统在低负荷下保持高效。n 疏水系统 机组灵活性运行时，可能长期处于低负荷工况下运行，若仍采用传统的设计逻辑，疏水阀将长期处于打开工况，影响机组的经济性。可根据机组的运行特点对疏水阀的开启逻辑进行优化。15应对措施应对措施n 汽封系统 具备灵活运行特点的机组，在低负荷时会长期处于非自密封状态运行，需保证参数合适且稳定的辅助蒸汽长期供汽以满足机组轴封要求。传统汽封加热器设计冷却水量不一定能保证轴封需求，必要的情况下需开启凝结水再循环，以保证轴封系统正常投入、建立真空；或者需要设计一套适应机组灵活运行的汽封加热器以满足机组各种工况运行。n 凝汽器 灵活运行机组可能长期处于低负荷状态，凝汽器可以采用以下两种运行方式：半侧运行、小水量运行 此进，需解决低流速下管侧结垢的问题。16应对措施应对措施6 6、热电解耦的实现热电解耦的实现n自同步离合器（SSS Clutch）的使用，可以使汽机低压部分与高中压之间在啮合/脱开状态无扰切换，达到汽机在凝汽、抽汽、背压运行工况自由变化，满足机组热电解耦的需求。THANKS