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科技創新締造新動能——國家能源集團福建鴻山發電公司配汽優化技術研究及應用紀實
信息來源:宋鳳  發布時間:2021-01-22 08:05:32 【字體大?。?a href="javascript:doZoom(16)">大 】 『 返回
2020年,福建鴻山發電公司按照集團公司“一三五七”發展戰略中精細化、智慧化的要求,針對百萬千瓦級超超臨界復合閥汽輪機組變負荷調峰運行工況下效率下降問題,研發了一套配汽優化技術,高標準順利通過院士領銜的科技成果鑒定,達到了國際先進、國內領先水平,是福建公司系統內首個由院士領銜的科技成果,為“十三五”收官遞交了一份綠色發展的靚麗答卷!

這套技術實現機組中低負荷下供電煤耗率下降1.5到2.5克每千瓦時,平均降低供電煤耗率1.26克每千瓦時!

這套技術發明了適用百萬千瓦級超超臨界復合閥汽輪機組的配汽優化技術,為國內同類型汽輪機組提供很好的示范和借鑒作用!

高瞻遠矚  困難重重

發展大容量超超臨界燃煤發電技術是我國煤炭清潔利用的重要方向,但由于我國能源結構特點,火電機組普遍承擔電網調峰任務,尤其在當前新能源占比不斷加大背景下,對火電機組“靈活性”深度調峰要求日益提高。

該公司汽輪機為設備廠商引進國外技術生產的首代百萬等級機型,采用復合配汽調節方式,經常在中、低負荷區間運行,汽輪機組四個高壓進汽調閥均部分開啟參與調節,存在較大節流損失,影響機組運行經濟性。為此,福建鴻山發電公司高瞻遠矚,在2015年創新提出了順序閥配汽優化的想法,即通過汽輪機配汽優化,減少調門節流損失,提升汽輪機組中、低負荷下的運行經濟性,從而實現寬負荷高效運行。

然而在制定實施方案過程中,卻出現了“卡脖子”技術問題,配汽優化是通過提升主蒸汽壓力和改善高壓缸缸效率,從而提高汽輪機相對內效率和循環熱效率,但在實際工程中,機組帶一定負荷時,降低高壓調門總開度可以提升主蒸汽壓力,同時也會帶來一定節流損失,提升循環熱效率和保證汽輪機相對內效率之間存在強耦合性。因此,在保證機組安全穩定運行前提下,在高壓缸效率和主蒸汽壓力之間尋優獲得最高綜合效率,是汽輪機組配汽優化需要解決的關鍵問題。

有了目標就有了方向。該公司領導高度重視,在現有技術部門的基礎上,組建成立了專門技術攻關小組,集聚力量開展科研攻關,對配汽優化項目立項背景、技術原理、應用領域、主要技術性能指標等進行了研討,最終確定了解決方案。

多方協作  破冰前行

科技創新從來都不是閉門造車,更應走出去,引進來建立產學研聯動機制,不讓科技創新成果躺在實驗室里。

該公司采取和汽輪機廠、高校、知名科研單位聯合技術攻關方式,全力破解技術瓶頸。

時任福建公司項目管理部負責人鄭恒走訪東方汽輪機有限公司,在集團公司領導支持、協調下,主機廠提供了汽輪機結構設計、熱力數據等重要資料,為后續完成科技創新積累基礎。

鑒于百萬千瓦級復合配汽機組采用雙流調節級,軸系較長,改變配汽方式主要會對機組調節級、軸系受力、各閥門開啟狀態發生改變,存在汽流激振導致軸系失穩安全風險。該公司與同濟大學、上海明華電力技術工程有限公司等科研機構及高校建立了良好的合作關系,通過仿真建模計算,理論分析科學、合理的調閥開啟順序,研判風險隱患,提出了建立調閥-雙流調節級仿真模型,通過分析計算獲取最有利于汽輪機軸系安全穩定運行的調門開度組合方案,有效規避了盲目試驗風險,并通過摸底試驗,驗證了采用理論推導的閥序組合。

敢于探索、大膽創新。經過近2年的持續優化,2018年,該公司成功完成全新的順序閥控制及閥序切換邏輯,實現閥序安全、自動、平穩切換,經過長周期運行考驗,未發生汽輪機組振動或瓦溫異常,同時創新實現多項同步于閥序切換的控制參數自適應控制技術。

2019年,配汽優化項目在該公司兩臺1050MW機組成功應用,經第三方測試與運行結果表明,通過配汽優化機組無需增加硬件投資,各負荷下平均降低供電煤耗率1.2克/千瓦時。單機年利用小數按5000,雙機年發電量100億千瓦時,每年可節約標煤約12000噸,標煤采購價850元每噸計算,兩臺機組每年可節約成本約1020萬元。

高光時刻  成果紛呈

2020年10月,由中國電機工程學會主持的“百萬千瓦級超超臨界復合閥汽輪機組配汽優化技術研究及應用”項目科技成果技術鑒定會在北京成功召開!

本次成果鑒定由中國工程院院士擔任項目鑒定主任委員,委員會由清華大學、中國自動化學會、西安熱工院、集團公司戰略規劃部和科技部、中國大唐集團電科院、國電電科院、國華電力公司、田集發電廠以及華北電力科技院等高校、科研、管理、生產、設計等不同領域11位專家組成。

鑒定會上,鑒定委員會聽取了該項目的工作報告、技術報告、經濟效益分析報告、測試報告、科技查新報告和應用情況的介紹,經質詢、答疑和討論,鑒定結論認為:該項研究成果經濟、社會效益顯著,具有良好推廣應用前景,整體技術達到國際先進、國內領先水平。

抓好科技項目實施,促進科技成果轉換。2020年11月,該公司繼續加速科技成果轉換,總結、提煉出適用于大型汽輪發電機組配汽方式優化的一套嚴謹、完整的技術路線,包括建模、試驗和評價體系,促進生產需求與研究成果深度融合,讓先進的研究不再止步于報告,而是真正投入實踐、惠及生產,達到提高工作效率和智能化水平的目的,為國內、外同類型汽輪機組提供了很好的示范和借鑒,具有重要意義。項目已申報相關發明專利10項(已獲授權5項),獲得1項軟件著作權,其中1篇被EI收錄,獲評2020年第四屆全國設備管理與技術創新成果一等獎。

抓創新就是抓發展,謀創新就是謀未來。配汽優化是福建鴻山發電公司積極踐行“綠色發展 效益領先”戰略的一個縮影,在“碳達峰、碳中和”背景下,該公司將緊扣高質量發展要求,大力實施科技創新提升行動,努力推進節能創優、環保領跑、智慧電廠等工作,用科技創新凝聚高質量發展新動能。  

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