芻議汽輪機變負(fù)荷運行時經(jīng)濟運行方式

王寶玉+沈敏

摘要：隨著用電容量和最高負(fù)荷與最低負(fù)荷之間的差值越來越大，汽輪機變負(fù)荷運行的要求也越來越嚴(yán)格，本文介紹了汽輪機在低負(fù)荷運行時采用的定壓和滑壓兩種運行方式下的特點，然后介紹了不同調(diào)節(jié)方式對經(jīng)濟性產(chǎn)生的影響。

關(guān)鍵詞：汽輪機；變負(fù)荷；運行方式；

1 前言

科技水平的不斷提升很大程度上促進(jìn)了電力的快速發(fā)展，這就使電力產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)在國家能源政策的要求前提下進(jìn)行轉(zhuǎn)變，隨著最高負(fù)荷和最低負(fù)荷之間的差值越來越大，負(fù)荷峰谷差值出現(xiàn)的頻率越來越頻繁，這就要求我們要采取不同的調(diào)峰方式和調(diào)峰機組，隨著調(diào)峰機組容量的增加，迫使大容量的調(diào)峰機組在低負(fù)荷狀態(tài)下運行，汽輪機長期處于低負(fù)荷運行的狀態(tài)，汽輪機低負(fù)荷運行時達(dá)不到設(shè)計要求從而造成熱經(jīng)濟性的降低，對經(jīng)濟性產(chǎn)生了一定的影響，針對這一問題本文主要介紹汽輪機不同運行方式的特點，討論調(diào)節(jié)方式的差異性對經(jīng)濟造成的影響。

2 汽輪機不同運行方式的介紹

影響汽輪機低負(fù)荷運行熱經(jīng)濟性的因素主要有系統(tǒng)的設(shè)計、運行的環(huán)境、設(shè)備的工況、運行方式和運行人員的技術(shù)水平，這幾項因素中運行方式可以人為調(diào)節(jié)，不同運行方式對汽輪機造成的熱經(jīng)濟性也不同，汽輪機在低負(fù)荷狀態(tài)下的運行方式主要有兩種，一種是定壓運行方式，另一種是滑壓運行方式。

汽輪機在正常運行時，主蒸汽壓力是會隨著負(fù)荷的變化而變化，一般保持一定的額定的壓力運行，這種汽輪機運行方式被稱為定壓運行，定壓運行方式主要采用噴嘴配汽和節(jié)流配汽兩種方式，節(jié)流配汽在進(jìn)行調(diào)節(jié)時主要針對調(diào)速汽門進(jìn)行節(jié)流，然后降低主蒸汽壓力，直到降低到所需負(fù)荷為止，而噴嘴配汽需要通過4個或者8個調(diào)速汽門來改變進(jìn)汽量，節(jié)流只設(shè)置在一個閥門上。

定壓運行的節(jié)流配汽運行方式的特點有四個，一是在允許負(fù)荷范圍內(nèi)，主蒸汽壓力值不會受到影響。二是在部分負(fù)荷運行條件下，隨著調(diào)速汽門節(jié)流的增大汽輪機組相應(yīng)損耗也隨之增多。三是應(yīng)用定壓節(jié)流的配汽方式，在結(jié)構(gòu)上沒有用到調(diào)節(jié)級，所以在設(shè)計和制造時相對比較簡單。四是流量在發(fā)生變化時，各級的溫度沒有隨之改變，所以采用節(jié)流配汽的定壓運行方式對負(fù)荷變化有很好的適應(yīng)性。

噴嘴配汽和節(jié)流配汽的運行方式有一定的相似，又有一定的差異性，噴嘴配汽的特點有四方面，一是所有負(fù)荷投入運行時，主蒸汽壓力值是一個定值。二是噴嘴配汽運行方式在運行時，僅僅在單個閥門上實現(xiàn)節(jié)流，一定程度上減小了節(jié)流的損失。三是噴嘴定壓運行方式在運行時，沒有采用調(diào)節(jié)級，所以其運行方式在設(shè)計和制造時相對比較簡單。四是采用噴嘴定壓運行方式，一樣的蒸汽流量在引用調(diào)節(jié)級后的蒸汽濕度比其他運行方式條件下的濕度變化要大。所以相應(yīng)的對汽輪機組的損耗要比其他方式運行多。

滑壓運行方式又可詳細(xì)分為三種，分別是負(fù)荷滑壓運行方式、節(jié)流滑壓運行方式和全滑壓運行方式。全滑壓運行方式是指汽輪機在滑壓運行時，將調(diào)節(jié)汽門全開，結(jié)合負(fù)荷大小的參考量，適當(dāng)調(diào)控進(jìn)入鍋爐的給水量、空氣進(jìn)入量和燃料量，通過調(diào)控來控制鍋爐出口的汽壓和流量等，然后負(fù)荷會隨著升降發(fā)生相應(yīng)的改變，在調(diào)控過程中要保持出口汽溫保持不變，以此來保證汽輪機的進(jìn)汽溫度維持在固定值，流量和進(jìn)汽壓力隨著負(fù)荷的變化而呈現(xiàn)一定程度的改變，根據(jù)這一原理可以對汽輪機的功率進(jìn)行一定程度的調(diào)節(jié)。節(jié)流滑壓運行方試不需要調(diào)節(jié)級，所以第一級為全周進(jìn)汽模式，關(guān)小節(jié)流調(diào)節(jié)汽門5%-15%范圍內(nèi)后，再通過滑壓運行。如果負(fù)荷急劇升高，就要加大節(jié)

流調(diào)節(jié)汽門，如果負(fù)荷出現(xiàn)急速下降就要減小節(jié)流調(diào)節(jié)汽門，跟進(jìn)鍋爐燃燒狀況后，調(diào)節(jié)汽門的開度要進(jìn)行恢復(fù)，這樣就可以很好的控制鍋爐的熱慣性，避免負(fù)荷急劇變化帶來的影響。節(jié)流滑壓運行方式也有一定的缺點，節(jié)流調(diào)價閥門運行時存在一定損失。實際運行時一般采用復(fù)合滑壓運行方式，這種運行方式采用噴嘴配汽模式，在高負(fù)荷范圍內(nèi)應(yīng)用定壓運行，主要是通過啟閉汽門進(jìn)行調(diào)節(jié)，在低負(fù)荷范圍內(nèi)只要關(guān)掉最后一個或者兩個調(diào)節(jié)汽門，所以負(fù)荷在發(fā)生急劇變化時，可以及時對調(diào)節(jié)汽門進(jìn)行操作來達(dá)到調(diào)節(jié)的目的。

3 調(diào)節(jié)方式的差異對經(jīng)濟性產(chǎn)生的影響

汽輪機在變負(fù)荷運行時會隨著運行方式的不同機組各級的壓力、溫度和效率也會有不同程度的差別，最后使給水泵或凝汽器等一些設(shè)備的工況發(fā)生一定的變化，相應(yīng)的汽輪機運行的經(jīng)濟性也會隨之受到影響。不同的運行方式對機組內(nèi)的效率、循環(huán)熱效率和給水泵造成一定的影響。

滑壓運行方式機組的主蒸汽溫度是一個定值，雖然汽輪機組受到壓力和流量的影響，隨著負(fù)荷的減小而減小，但是最終的新汽容積量始終維持在一個定值內(nèi)，所以新汽的容積量不不會發(fā)生改變，而各級噴嘴和動葉出口的流速也不會發(fā)生變化，最終造成內(nèi)效率發(fā)生改變，噴嘴配汽定壓運行方式在部分負(fù)荷運行狀態(tài)下的調(diào)節(jié)級數(shù)比偏離設(shè)計的最佳值，最后會對其效率產(chǎn)生一定的影響。

一般條件下，在部分負(fù)荷運行條件下的滑壓運行機組的鍋爐平均吸熱溫度會隨著吸熱壓力的下降而產(chǎn)生一定程度的下降，在這種條件下，冷源平均放熱的溫度可以一定程度上維持不變，這樣會使理想狀態(tài)下的循環(huán)效率低于定壓運行機組的理想循環(huán)效率很多，而這兩種形式之間的差距由多種因素共同作用的，這些因素主要有設(shè)計時的初壓、再熱壓力和主蒸汽溫度等。

大功率的機組在運行時，給水泵的耗功占主機功率的比重會隨著蒸汽參數(shù)的增加而增加，也就是說，蒸汽參數(shù)越高，給水泵占主機功率的比重就會越大。在滑壓運行時，給水泵在部分負(fù)荷下的耗功會很大程度上減小。超過初壓臨界值的機組，當(dāng)設(shè)計的負(fù)荷值減小時，滑壓運行方式要比定壓運行經(jīng)濟，并且負(fù)荷下降的越多，滑壓運行方式越經(jīng)濟。低于初壓臨界值的機組，只有在負(fù)荷下降到一定值時，采用滑壓運行方式才經(jīng)濟，運行負(fù)荷越低，滑壓運行方式下的機組越能接受到給水泵耗功減少的補償，所以先定壓后滑壓運行的方式最經(jīng)濟。

4 結(jié)論

本文主要討論了汽輪機組在變負(fù)荷運行狀態(tài)下對經(jīng)濟性產(chǎn)生的影響，首先分別介紹了汽輪機的不同運行方式，主要有定壓運行方式和滑壓運行方式，滑壓運行方式又分為負(fù)荷滑壓運行方式、節(jié)流滑壓運行方式和全滑壓運行方式，分析了兩種運行方式的差別，然后結(jié)合運行方式的特點分別闡述了不同運行方式對循環(huán)熱效率、對機組內(nèi)效率和對給水泵耗功的影響，最后詳細(xì)分析了不同調(diào)節(jié)方式對經(jīng)濟性產(chǎn)生的影響。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊勇平，王加璇.火電機組耗量特性的在線確定與機組間負(fù)荷最優(yōu)分配[J].電站系統(tǒng)工程，1995，11（3）：17～21.

[2]沈士一，莊賀慶，等.汽輪機原理[M].北京：水利電力出版社，1992： 148～164.

[3]曹祖慶，江寧，陳行庚.大型汽輪機組典型事故及預(yù)防[M].北京： 中國電力出版社，1999.