华能玉环电厂汽轮机过载补汽技术
陈胜军 申松林 柯文石
华能国际电力股份有限公司浙江分公司
Overload technology of 1000MW ultra-supercritical turbine of
Huaneng Yuhuan Power Plant
Chen Shengjun, Shen Songlin, Ke Wenshi
Huaneng Power Internatioanl INC. Zhejiang Brangch
摘 要：本文根据华能玉环电厂工程合同签订文件并结合工程进展的相关资料，对玉环电厂1000MW汽轮机过载补汽技术作了相应的介绍。
关建词：1000MW 汽轮机 过载补汽 技术
Abstract: This paper illustrates the overload technology of 1000MW ultra-supercritical turbine of
Yuhuan Power Plant based on the contract and relevant project documents of Huaneng Yuhuan
Power Plant.
Key words:1000MW ultra-supercritical turbine，overload technology
1 前言
华能玉环电厂是国内在建的超超临界百万千瓦级燃煤发电厂，是为配合国家“863 计划”，作为引进超超临界机组技术、逐步实现国产化的依托工程。规划容量为4 台1000MW 超超临界汽轮发电机组，并留有再扩建余地。一期工程安装2 台，＃1 机组计划于2007 年投产发电。主要设备采取项目合作、联合制造模式。汽轮机引进德国西门子技术，由上海电气(集团)总公司下属上海汽轮机有限公司成套供货。根据西门子的设计特点，机组无调节级，采用全周进汽方式。结合玉环工程的实际情况，在国内大容量（600MW 以上）机组上首次采用了过载补汽技术。过载补汽技术是从某一工况开始从主汽阀后、主调阀前引出一些新蒸汽（进汽量的5～10%），经节流降低参数（蒸汽温度约降低30℃）后进入高压某级动叶后空间，主流与这股蒸汽混合后在以后各级继续膨胀做功的一种措施。从设计上考虑，过载补汽技术可以提高机组的经济性和运行灵活性，是在百万千瓦超超临界机组中所采用的一项先进技术。
2 过载补汽技术的经济性分析
汽轮机采取全周进汽时，进汽压力与流量成正比，即机组仅在最大流量（VWO）工况运行时，进汽压力才达到额定值。从热力循环和发挥整个电厂设备的潜力角度，全周进汽滑压运行模式并没有用足蒸汽压力的能力。这种能力的丧失随机组设计流量余量的增加而增加。表1 为不同流量配置规范的数据对比。
表 1 全周进汽滑压运行时的进汽流量

从上表可见，按德国电厂的容量规则，额定流量基本等于最大流量，即阀门全开的功率就是铭牌出力。在夏季高背压或机组出现老化时，可充分利用IEC 规程要求年平均压力不超过额定值的规定，通过短期的超压增加流量。显然这种配置充分、合理地利用了蒸汽压力的潜力，且获得了较高的经济效益。而目前国内的情况有很大不同，机组容量余量较大，如采用全周进汽滑压计算，按表1 国内#1 和＃2 额定工况的进汽压力仅为额定值的92.5%和88%，因压力的不到位会产生一定的热耗损失。根据上汽西门子计算，国内＃2 的模式热耗损失约45kJ/kW.h。
要使机组具有调频能力，全周进汽必须采取节流的方式，节流方式也将引起经济性的下降，根据上汽西门子的计算，5%的全周节流将使热耗增加12～20 kJ/kW.h。
针对国内的匹配规范，为了充分发挥机组的经济性，并使机组具有调频能力，西门子在玉环机上采用了过载补汽技术。玉环机组的匹配采用了表1 中＃1 的模式，额定（TMCR）工况的进汽流量（2733t/h）为最大工况(2953t/h)的92.5%，夏季工况的进汽流量（2864 t/h）为最大工况的97%，额定工况（TMCR）汽轮机低压缸排汽背压为5.39/4.4kPa(a)， 补给水率为 0％；夏季工况按玉环实际33℃冷却水温（海水）下背压9.61/7.61kPa(a)， 2％补水率定义。补汽点选择在额定（TMCR）工况。这样机组在额定（TMCR）工况以下主调节阀在额定流量下可设计成全开而避免了蒸汽节流，从而提高额定（TMCR）以下所有工况的效率。
在玉环评标阶段上汽西门子曾对机组三种运行模式的经济性比较（见表2），这三种运行模式分别为：
1）TMCR 工况以上开始过载补汽运行；
2）无过载补汽阀无节流滑压运行；
3）无过载补汽阀5%节流运行。
从表 2 数据可以看出第一种运行模式（从TMCR 工况以上开始补汽运行）TMCR 工况下热耗率最低（7316kJ/kW.h）；第二种运行模式（无过载补汽阀无节流滑压运行）各工况热耗率也较低（TMCR7321kJ/kW.h），缺点是不具备调频能力；第三种运行模式（无过载补汽阀5%节流运行）具备调频能力但热耗率较高（TMCR 7334kJ/kW.h）。
表 2 三种运行模式经济性分析对比表

华能玉环电厂汽轮机过载补汽技术 .rar



4 结论
4.1 采取过载补汽技术在额定（TMCR）工况以下补汽阀未开启时机组的经济性有很大的提高，机组也具备调频能力，但在额定（TMCR）工况以后补汽阀开启时，由于节流机组的经济性有所下降。同时补汽阀的开启点设在额定（TMCR）工况（汽轮机低压缸排汽背压为5.39/4.4kPa(a)， 补给水率为0％）。而补汽阀的实际开启情况取决于实际运行工况下的背压及补给水率。如机组长期运行1000MW 时背压高于5.39/4.4kPa(a)、补给水率大于0%，补汽阀就会处于开启状态，使机组的经济性有所下降。

4.2 过载补汽技术虽缺乏大容量、高参数汽轮机的使用业绩，但过载补汽是西门子成熟的标准设计技术，已有近30 年的使用业绩，表3 是使用补汽技术的业绩表。而且过载补汽阀只在TMCR以上的运行区域以及需要调频时才开启，大部分时间备而不用。
表 3 使用补汽技术的业绩表
电厂 机组功率 投运时间（年）
TE SOStanj ill 290 MW 1972
Rauter West D 300MW 1988
HKW West E 300MW 1988
阳城 6×350MW 2001
另外100 MW 以上机组还有7 台可以看出，玉环工程汽轮机采用过载补汽技术是经过了充分的分析与论证。但实际的应用效果还有待于机组投产后进一步验证。
参考文献
[1] 彭大为，华能玉环电厂设备选型报告；
[2] 上海汽轮机有限公司汽轮机资料；
[3] 华能玉环电厂设备招评标资料；
[4] 彭泽英，补汽调节阀技术在百万千瓦全周进汽汽轮机中的应用。
作者简介
陈 胜 军（1972－），男，工程师，大学，华能浙江分公司从事检修管理工作。
地 址：浙江省玉环县大麦屿开发区华能浙江分公司生产准备部
邮 编：317604
电话：0576-7356921,（0）13777627013
传真：0576-7355962
电子邮箱：chen_sjun@163.com
申松 林（1972－），男，高级工程师，大学，华东电力设计院从事电厂工程设计，华能玉环工程汽机专业主设人。
柯 文 石（1961－），男，高级工程师，大学，长期从事电厂运行、检修等主要生产管理工作，现任华能浙江分公司副总经理。