汽轮机灵活性运行 PPT

应对措施
高压内缸应力分析
低压内缸应力分析
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应对措施
原 始 喷 嘴 模 型
优 化 后 进 汽 室 模
型
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。
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应对措施
2、 转子结构优化
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。。
1.汽缸等静子部件 变形
2.转子寿命缩短
3.胀差变化
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 7.末级叶片鼓风
、水蚀、颤振等
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灵活运行的特点
汽机不同灵活运行模式的特点 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。 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。 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。
应对措施
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4、 阀门结构优化
应对措施
高压调节阀：
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：
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，传统的中联阀通常不具备此功能。
采用调节性能更好的阀门。
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。
根据国际经验，我国火电调峰的能力还有很大的 提升空间。
4、试点工程——临河热电厂300MW等级湿冷机组
2016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。
相对损失系数
常规叶型 优化叶型 3.5
3 2.5
2 1.5
1 0.5
0 50 60 70 80 90 100 110 120 130 进汽角
叶型优化前后损失进汽角的变化
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应对措施
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。
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。
汽轮机灵活运行
目 1 概述 录 2 灵活运行的特点
3 应对措施
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1、推动火电灵活性提升的两个趋势
电力市场 化改革
低碳战略
2、提升火电灵活性的必要性
为实现上述目标，中国能源结构面 临转型
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
电力系统灵活性不足是造成消纳难 的主要原因
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应对措施
配汽曲线优化
阀杆行程 mm 60
50
40
30
20
10
0
0
20
40
HPGV4
HPGV2&3 HPGV1
60
80
100 120
负荷指令 %
H/D 0.35 0.30 0.25 0.20 0.15 0.10 0.05 0.00
0
HPGV2&HPGV4
HPGV3
HPGV1
20
40
60
80
100
120
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1、静子部件结构优化
汽轮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。
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未级叶片技术
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。
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。 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。。
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3、 通流间隙优化 轴向间隙:
概述
2030年左右使二氧化碳排放达到峰值，并争取 尽早实现；
2020年非化石能源占一次能源消费比例达到 15%，2030年达到20%；
2020年单位GDP二氧化碳排放量较2015年分 别下降18%。
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3、提升火电灵活性的主要措施
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。
机组在快速启动时，由于升温率较快，机组胀差较之 前会有所增大，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பைடு நூலகம்隙:
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。
同年7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
临河热电厂
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灵活运行的特点
灵活运行的特点
快速启停及变负荷
温度场和温度应力 剧烈变化
灵灵活活运性行改造
深度调峰
小流量运行
热切电缸解供耦热
低低压压缸缸小小流流量量运/无行
流量运行
流量百分数 %
优化前
优化后
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。
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应对措施
5、高效宽负荷叶型开发
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。