700℃超超临界一次再热发电系统优化

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.21046

发电技术 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (4): 509-516.DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.21046

700℃超超临界一次再热发电系统优化

杨美¹^,²(), 周云龙¹^,*(), 杨金福²(), 王迪¹(), 韩东江²(), 包佳鑫¹()

¹ 东北电力大学能源与动力工程学院, 吉林省吉林市 132012
² 中国科学院工程热物理研究所, 北京市海淀区 100190

收稿日期:2021-04-29 出版日期:2021-08-31 发布日期:2021-07-22
通讯作者: 周云龙
作者简介:杨美(1988), 女, 博士, 讲师, 主要从事大型燃煤发电机组系统设计及节能分析方面的科学研究, yangmei@neepu.edu.cn
杨金福(1961), 男, 博士, 研究员, 主要从事热能动力装置及热力循环系统方面的科学研究, yangjinfu@iet.cn
王迪(1989), 男, 博士, 副教授, 主要从事发电厂热力系统设计研究, wangdi1989125@163.com
韩东江(1986), 男, 博士, 副研究员, 主要从事高速微型动力装置及旋转机械轴系动力学研究, handongjiang@iet.cn
包佳鑫(1995), 女, 硕士, 主要从事电厂热力系统设计与优化方面的研究, jiaxin-bao@yeah.net
基金资助:
国家重点研发计划项目(2018YFB0604404);吉林市科技发展计划项目(20190104125)

Optimization of 700℃ Ultra-supercritical Single Reheat Power Generation System

Mei YANG¹^,²(), Yunlong ZHOU¹^,*(), Jinfu YANG²(), Di WANG¹(), Dongjiang HAN²(), Jiaxin BAO¹()

¹ School of Energy and Power Engineering, Northeast Dianli University, Jilin 132012, Jilin Province, China
² Chinese Academy of Sciences University, Haidian District, Beijing 100190, China

Received:2021-04-29 Published:2021-08-31 Online:2021-07-22
Contact: Yunlong ZHOU
Supported by:
National Key Research and Development Program of China(2018YFB0604404);Jilin Science and Technology Development Plan Project(20190104125)

摘要/Abstract

摘要：

针对超超临界一次再热机组、汽轮发电机组抽汽回热过热度高，造成回热系统不可逆损失大、系统完善度不佳等问题，分析了MAST CYCLE热力系统（简称MC系统）热力学性能，此系统可有效降低回热抽汽过热度，但系统相对复杂。采用热力学参数优化、匹配及结构集成方法对超超临界一次再热机组进行分析优化，得到加4级外冷器优化系统为系统集成的最优方案，供电效率达到49.58%；并对其进行余热利用挖潜，计算得到系统供电效率达到50.07%。研究结果为700℃超超临界机组系统优化设计提供了一种更有效的途径。

关键词: 超超临界机组, MAST CYCLE热力系统, 压力优化, 余热利用, 供电效率

Abstract:

The superheat degree of steam extraction is high in the ultra-supercritical single reheat unit. It results in largely irreversible loss and poor system perfection. The thermodynamic performance of the MAST CYCLE thermodynamic system was analyzed, which can effectively reduce the superheat of regenerative extraction steam. However, the system is relatively complex. The optimization system of single reheat with 4-stage external coolers is the best scheme of system integration, and the power supply efficiency reaches 49.58%. The waste heat of the system was used. The calculation results show that the power supply efficiency of the system reaches 50.07%, which provides a more effective way for the optimization design of 700℃ ultra-supercritical unit system.

Key words: ultra-supercritical unit, MAST CYCLE thermodynamic system, pressure optimization, waste heat utilization, power supply efficiency

中图分类号:

TK47

杨美, 周云龙, 杨金福, 王迪, 韩东江, 包佳鑫. 700℃超超临界一次再热发电系统优化[J]. 发电技术, 2021, 42(4): 509-516.

Mei YANG, Yunlong ZHOU, Jinfu YANG, Di WANG, Dongjiang HAN, Jiaxin BAO. Optimization of 700℃ Ultra-supercritical Single Reheat Power Generation System[J]. Power Generation Technology, 2021, 42(4): 509-516.

图/表 13

参考文献 20

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设备	模型及参数
锅炉	飞灰排出的黑箱模型
汽轮机	排汽压力为0.002 2 MPa
凝汽器	循环冷却水入口温度为10 ℃
汽动给水泵	等熵效率为85.30%，机械效率为99.80%
发电机	发电机效率为98.98%

设备	模型及参数
锅炉	飞灰排出的黑箱模型
汽轮机	排汽压力为0.002 2 MPa
凝汽器	循环冷却水入口温度为10 ℃
汽动给水泵	等熵效率为85.30%，机械效率为99.80%
发电机	发电机效率为98.98%

参数	1#	2#	3#	4#	除氧器	6#	7#	8#	9#	10#
上端差	1.7	0	0	0	0	2.8	2.8	2.8	2.8	2.8
下端差	5.6	5.6	5.6	5.6	0	2.6	5.6	—	—	—

参数	1#	2#	3#	4#	除氧器	6#	7#	8#	9#	10#
上端差	1.7	0	0	0	0	2.8	2.8	2.8	2.8	2.8
下端差	5.6	5.6	5.6	5.6	0	2.6	5.6	—	—	—

参数	MC系统	参比系统
发电功率/MW	1 000	1 000
主蒸汽压为/MPa	37.25	37.25
主蒸汽温度/℃	700	700
主蒸汽进汽量/(t/h)	2 396.16	2 295.85
一次再热压力/MPa	7.47	7.47
一次再热温度/℃	720	720
一次再热流量/(t/h)	1 540.35	1 893.42
额定背压/MPa	0.002 2	0.002 2
锅炉给水温度/℃	332.9	332.9
高压缸效率/%	90.5	90.5
中压缸效率/%	93.5	93.5
低压缸效率/%	90.0	90.0
Best-Turbine小汽轮机效率/%	90.5	—
给水泵汽轮机/%		85

700℃超超临界一次再热发电系统优化

Optimization of 700℃ Ultra-supercritical Single Reheat Power Generation System

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参数		汽轮机组热耗率/[kJ/(kW·h)]	热耗降低值/[kJ/(kW·h)]	汽轮机组热效率/%	给水温度/℃	锅炉热效率/%	管道效率/%	发电效率/%	发电效率增加值/%	厂用电率/%	供电效率/%	供电效率增加值/%
参比系统		6 633.54	—	54.27	332.89	94.78	99.5	51.18	—	3.90	49.18	—
优化后系统	方案1	6 612.82	6.15	54.43	332.89	94.78	99.5	51.34	0.05	3.90	49.34	0.16
	方案2	6 93.41	40.13	54.60	337.60	94.78	99.5	51.49	0.31	3.90	49.48	0.30
	方案3	6 588.58	38.81	54.64	337.63	94.78	99.5	51.54	0.36	3.90	49.53	0.35
	方案4	6 584.96	48.58	54.67	337.58	94.78	99.5	51.56	0.38	3.90	49.55	0.37
	方案5	6 581.35	52.19	55.70	337.13	94.78	99.5	51.59	0.41	3.90	49.58	0.40

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参数	MC系统	参比系统
主蒸汽进汽量	2 476.13	2 358.08
一次再热流量	1 601.60	1 948.09
低压缸进汽量	1 601.60	1 494.84
1#抽汽量	246.11	235.13
2#抽汽量	182.74	174.86
3#抽汽量	115.87	84.79
4#抽汽量	62.87	47.79
5#抽汽量	72.29	57.75
6#抽汽量	162.78	131.8
7#抽汽量	78.46	76.00
8#抽汽量	85.82	85.44
9#抽汽量	74.50	72.19
10#抽汽量	61.16	72.15

参数	MC系统	参比系统
主蒸汽进汽量	2 476.13	2 358.08
一次再热流量	1 601.60	1 948.09
低压缸进汽量	1 601.60	1 494.84
1#抽汽量	246.11	235.13
2#抽汽量	182.74	174.86
3#抽汽量	115.87	84.79
4#抽汽量	62.87	47.79
5#抽汽量	72.29	57.75
6#抽汽量	162.78	131.8
7#抽汽量	78.46	76.00
8#抽汽量	85.82	85.44
9#抽汽量	74.50	72.19
10#抽汽量	61.16	72.15