基于多变量耦合的差异化解并汽技术研究与应用
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完成单位:神华国华(北京)燃气热电有限公司
登记编号:-
登记年份:2021
发布时间:2021-06-25
刘海山、杨福成、程 伟、王亚平、王雨田、张 帆、邱利雄、李金峰
燃气型燃机二拖一联合循环机组发电是国内当前以天然气为燃料的发电公司所采用的主流方式。该模式可以通过频繁启停其中一台燃机实现电网深度调峰。但是为了保障汽机气量平衡,传统方式下通常采用将两台燃机负荷降低至较低的情况下进行解并汽操作。这一方法造成机组供电能力,供热能力的下降,同时也会导致汽包水位剧烈波动,增加操作人员操作压力,埋下安全隐患。为此本项目将采用一种全新的方式优化解汽过程的技术细节。
本项目属于动力工程学科,涉及背压并汽与解汽、联合循环、热电联产、节能减排、电网调峰等领域。本项目的的主要技术内容包括:
(1)背压供热模式下二拖一与一拖一切换、热电解耦方法研究应用,以提高供热季机组调峰性能和经济性。
(2)研究差异化负荷解汽与并汽技术,在机组运行方式切换时运行机组保持高负荷,待并退汽机组维持低负荷,实现差异化退并汽,降低扰动量,提高机组启停过程经济性和安全性。
(3)背压下机组运行方式切换、热电解耦安全性研究应用,提高解并汽过程热网安全性。
通过本项目的正确实时所实现的技术经济指标提升如下:
(1)背压工况解汽与并汽过程操步骤由5步降为1步,无需进行模式切换及降供热量,降低了SSS离合器过程风险,电网启停调峰速度提高75%。
(2)实现差异化负荷背压解汽。与同负荷解并汽相比,最大程度保证了电荷率及热效率,发电气耗降低35%,降低了对汽机轴系及热网的影响。
(3)研究模式切换及热电解耦过程安全性,稳定性大大提高,参数波动程度降低80%:解汽过程汽机负荷突降量由70MW降至2MW以内,并解汽过程热网加热器水位最大波动量由300mm降至50mm以内,汽包水位波动量由100mm降至30mm以内,供热水温波动幅度由30℃/min 降至5℃/min以内。
本项目对行业科技进步作用及推广应用成效如下:
(1)实现联合循环机组背压供热二拖一与一拖一模式快速安全切换,提高了联合循环机组在供热季的调峰性能、低负荷运行工况下的环保水平和经济性。
(2)差异化负荷解并汽方式适用于纯凝、抽凝、背压多种工况,降低了对汽机轴系及热网的影响,北京市已经建成的各大燃气热电中心二拖一联合循环供热机组均使用此方式,为缓解冬季天然气供应紧张问题、增加新能源消纳空间和提高供热可靠性作出了重要贡献。
(3)热电解耦过程中汽轮机—热网汽水协调的方法及解汽最优化研究在国内为首创,过程参数波动程度降低80%以上,提高了二拖一机组解汽与并汽过程安全性。
(4)项目对于二拖一机组背压供热工况下运行模式切换、热电解耦方法及安全性的研究及应用,对于提高国内同类型机组调峰能力及安全性意义重大。
在北京市各大热电中心的联合循环电厂冬季供热期间得到了多次实践验证,多项创新研究内容,已经被各大热电中心各电厂作为每年供热季的标准操作方案,写入操作规程。