二次再热机组高效灵活发电创新理论与方法(三)

[《中国电力》2019年第5期], 华北电力大学 能源动力与机械工程学院 段立强 王婧 庞力平 西安交通大学 能源与动力工程学院 种道彤 国家能源集团江苏电力有限公司 俞基安 国家能源集团宿迁发电有限公司 刁保圣 吕春俊 发布于 2019/7/15


为解决二次再热机组在频繁变负荷情况下经济性能偏低、灵活性较差等问题,研究了二次再热高效灵活发电创新理论和方法。基于单耗分析方法揭示了传统二次再热机组全工况能耗分布规律,并提出5种适应电网调峰要求的典型600℃等级及以上的先进二次再热超超临界燃煤发电系统,分别为集成回热式小汽机新型循环、机炉深度耦合集成新循环、采用新型CO2工质的循环、带储能的二次再热循环系统以及太阳能热互补二次再热循环系统,阐述了各循环系统的集成思路、系统特点以及对提高机组经济性和灵活性的优势。结果表明:锅炉、汽轮机、回热加热器具有较大的节能潜力;优选的集成回热式汽轮机的二次再热循环系统发电效率比基准系统煤耗降低了2.15 g/(kW•h);提出的采用机炉耦合技术的二次再热机组在THA工况下煤耗降低高达3.6 g/(kW•h);采用CO2工质的火电系统在变工况下依然具有较高的效率;带储能的二次再热循环系统具有较好的灵活性;太阳能热互补二次再热循环系统节能潜力显著,达到14.73 g/(kW•h)。

7 典型日气象数据和负荷数据

Table 7 Weather and load data of a typical day

时间

太阳辐照强度/w·m-2

环境温度/

风速/m·s-1

镜场输出功率/MW

汽轮机负荷/MWe

9

115

0.70

0

13.34

297.57

10

135

0.00

0

16.42

309.62

11

238

0.70

1.70

29.72

324.86

12

300

1.30

3.30

37.79

324.98

13

493

2.00

5

61.57

325.20

14

419

2.30

4.30

50.97

324.96

15

466

2.70

3.70

54.07

311.79

16

323

3.00

3

33.86

298.54

17

303

2.70

2.70

23.11

297.99

8 典型日热量分配比例、煤耗、光电转换效率

Table 8 Heat distribution ratio, coal consumption and photoelectric conversion efficiency of a typical day

时间

SAPG统标煤耗/g·(kW·h-1

集成前火电机组标煤耗/g·(kW·h-1

集成太阳能后节煤量/g·(kW·h-1

SAPG系统光电转换效率

9

271.65

272.14

0.49

0.1999

10

270.07

271.42

1.35

0.2135

11

265.34

270.53

5.19

0.2417

12

262.85

270.52

7.67

0.2494

13

255.78

270.51

14.73

0.2553

14

258.92

270.52

11.6

0.2536

15

258.14

271.29

13.15

0.2529

16

264.78

272.08

7.3

0.2448

17

268.42

272.11

3.69

0.2305

3 结论

本文提出5种典型二次再热机组循环系统并分析了各自系统的性能。结果表明:集成回热式小汽机新型循环机组经济性良好,能够显著降低抽汽过热度,减小回热加热器不可逆损失,提高机组经济性。二次再热机组机炉深度耦合技术将进一步提高二次再热机组的效率,机炉耦合系统相对于原系统标煤煤耗降低超过1 g/kW·h),尤其在THA工况下煤耗降低高达3.6 g/kW·h)。新型CO2工质循环能提高机组循环效率,减小机组体积,降低投资成本,尤其在变负荷情况下,相比水蒸汽朗肯循环能保持较高的机组热效率。储能系统能明显改善机组的调峰能力,提高机组的系统响应速度和蒸汽汽温的稳定性,实现超超临界二次再热机组的灵活性运行。太阳能热互补二次再热循环系统将太阳能热量以一定的比例分配给10号、9号低压加热器并取代相应抽汽,集成后系统煤耗显著降低,最大达到14.73 g/kW·h),可有效减少燃料消耗和污染物排放。

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作者简介:段立强(1973—),男,通信作者,教授,从事先进能量系统集成与优化研究,E-mail:[email protected];王婧(1984—)女,博士研究生,高级工程师,从事超超临界机组系统优化研究,E-mail:[email protected];庞力平(1968—),男,博士,教授,从事气液两相流管内流动和电站锅炉性能监测研究,E-mail:[email protected][email protected];种道彤(1978—),男,博士,教授,从事热力系统节能及其过程控制研究,E-mail:[email protected];俞基安(1964—),男,硕士,高级工程师,从事火电厂建设、生产及运营管理研究,E-mail:[email protected]

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