煤电机组储能与深度调峰的热电解耦关键技术研究与应用
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完成单位:大唐辽源发电厂、大唐东北电力试验研究院有限公司
登记编号:ZSXC-2023-DL-2-121
登记年份:2023
发布时间:2023-06-29
雷 强、周旭哲、李国臣、徐彬彬、李 波、孙士宏、班允智、侯旭光
1、成果简介
辽源厂供热初末期基本能满足热负荷需求,但考虑到整个东北电网包括吉林省用电情况,在采暖季时机组负荷率不高,按照前几个采暖季机组负荷情况,大多数时间单机负荷维持在175MW~230MW之间,有时甚至调峰到130MW负荷,这种负荷下机组的抽汽量有限,无法达到最大抽汽量,供热缺口将加大。供热极寒期遇到机组负荷低时,将出现供热缺口,电网调峰与机组供热之间矛盾日渐突出,存在引发民生问题的风险。为响应国家和东北电网关于火电机组灵活性改造的政策要求和自身经营发展需要,辽源厂分别于2018年完成了灵活性蓄热罐改造项目、2021年完成了4号机低压缸零功率改造项目。
灵活性蓄热装置改造。为国家能源局第二批灵活性改造试点项目企业(国能综电力〔2016〕474 号)项目。建设一座容积为26000立方米常压热水储热罐,配备三台流量1800t/h,扬程100m的永磁调速热网循环水泵,升级改造三台流量2500t/h,扬程100m的热网循环水泵。该储热罐设计储放热量为1188MWh,储热时间为18小时,放热时间为6小时,储热罐热水部分温度为90℃,冷水部分温度为50℃,可满足整个采暖期每日6小时参与深度调峰要求。
4号机组低压缸零功率改造。将低压缸末级动叶片由1080mm更换成880mm,次末级的自由叶片更换为自带围带整圈成组的动叶片,在中低压缸连通管上加装与原蝶阀接口一致的新液动连通管蝶阀,增设罗茨-水环真空泵组,将开发区热网首站汽源由3号机三段抽汽改为4号机四段抽汽接待,改造后提高机组供热能力150万平方米,增加调峰深度60MW,释放灵活性热水储罐调峰能力,实现供热期深度热电解耦。
2、主要创新点
1)灵活性蓄热改造项目于2018年10月完工,投产以后因受电网风电负荷占比较大影响,机组经常处于长时间连续深度调峰运行方式,部分时段每天调峰时间超过10小时,灵活性调峰设计储热时间 18小时,放热时间6小时,由于达不到储热系统储热条件,储放热能力无法完全释放。在完成低压缸零功率改造后,有效提高储热条件,通过运行方式调整,充分发挥灵活性调峰能力。
2)低压缸零功率改造技术难点在低压缸零功率运行工况时,低压缸处于小(极低)容积流量运行工况,受低压缸末两级叶片叶形弯扭、叶片长度大、叶顶薄等特点影响,叶片在小容积流量工况下运行时容易出现大负冲角运行,在叶片压力面上形成流动分离,在叶根处的脱流、鼓风等现象,可能引起汽缸变形、叶片颤振、水蚀加剧等问题,影响机组安全运行。创新解决方案:(1)降低末级叶片高度;(2)详细计算叶片静强度与振动特性,在末两级增设温度测点,设置温度报警值;(3)增设低压冷却旁路;(4)详细核算低压缸喷水量,采用优化喷水装置及喷水控制系统,精确控制排汽温度,保证低压排汽温度不超限。(5)对原次末级叶片增加围带设计,使次末级叶片形成整圈结构,提高叶片耐振能力;(6)更换新的高强度880mm末级叶片,优化整圈连接结构,减小末级叶片的静应力和动应力,提高末级叶片的安全系数;(7)对叶片进、出汽侧进行耐蚀涂层的超音速喷涂,保护叶片母材不受损伤,避免叶片根部出现水蚀产生应力集中;(8)采用新型的雾化喷头,消除大颗粒水滴的存在,减小叶片水蚀增加的风险。