姜銘

摘 要：一直以來我國的電網(wǎng)都是采用火電機組提供動力，隨著人們生活水平的提高，用電的地方也越來越多，火電機組的耗能也越來越大，如何提高單元機組的經(jīng)濟性一直是電廠研究的重點，文章主要介紹了影響單元機組變壓運行的因素，并針對出現(xiàn)的問題提出有效的解決方案。

關鍵詞：單元機組；經(jīng)濟性；現(xiàn)狀；分析

1 單元機組經(jīng)濟性現(xiàn)狀綜述

在當前我國的電力建設的不斷發(fā)展，已經(jīng)能夠基本滿足市場的需求。在火電機組的負荷優(yōu)化分配以煤耗作為主要特點。但是隨著我國工業(yè)生產(chǎn)耗電量持續(xù)增大，火電機組經(jīng)常處在低負荷的狀態(tài)下?；痣娚a(chǎn)經(jīng)濟性仍然是高耗能，低產(chǎn)出。如何提高機組變壓運行的經(jīng)濟性，降低火電生產(chǎn)的成本，實現(xiàn)電廠及整個社會的利益最大化，仍然形式嚴峻。目前火電機組的運行中仍認識以定壓運行和滑壓運行兩種模式為主。如何提高經(jīng)濟性現(xiàn)狀需要從這兩種運行模式中下手。不同的運行模式對經(jīng)濟性的影響不同。主要表現(xiàn)在調(diào)節(jié)閥門壓損的變化，給水泵耗功，循環(huán)熱效率。

1.1 調(diào)節(jié)閥門壓損對機組經(jīng)濟性的影響

運行過程中的平均壓損受定壓運行的影響，當機組處于局部負載時，調(diào)節(jié)閥門的實際開度會增大，使得相應的節(jié)流損失增大，進而影響到閥門的平均壓損。因此，汽輪組采取定壓運行的方式能夠影響有效地減少機器磨損，從而降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。調(diào)節(jié)閥門壓損程度大的時候，熱蒸汽流失較多，用于推動熱輪機的蒸汽自然減少，從而造成較多的熱量流失。在對鍋爐經(jīng)濟性分析以及建立模型時，這一點往往被忽略了。在以往的分析中，對此問題的重視度不夠也是造成目前機組變壓經(jīng)濟性低的原因之一。

1.2 循環(huán)熱效率對機組經(jīng)濟性的影響

汽輪機組不同之處，主要體現(xiàn)在設計初溫、初壓、再熱溫度、再熱壓力和流量等影響因素上，采用單變量分析法，控制其他影響因素不變，運行負荷為一個變化的數(shù)值，假定再熱后的蒸汽溫度近似于既定溫度，機組之間的再熱壓損也相當，則機組之間的中低壓缸的熱力過程線相似，通過分析兩種運行模式的經(jīng)濟性，從而分析出何種汽輪機運行模式對汽輪機內(nèi)耗影響更大。經(jīng)濟性的主要差異體現(xiàn)在高壓缸上，噴嘴配汽定壓運行機組調(diào)節(jié)級效率下降較多，實際數(shù)值的差異主要受制于工作負載的實際值、實際運行工況時的噴嘴個數(shù)、級數(shù)調(diào)節(jié)的相關技術變量、高壓汽缸的抽氣率等。

1.3 給水泵耗功對經(jīng)濟性的影響

在低負荷運行的情況下給水泵的耗功較低，高壓缸的排氣溫度降低少，同時使低壓缸的保持著較高的溫度，較高的效率?？傮w上使汽輪機的排氣程度增加。在使用水泵壓生減小也能夠?qū)?jīng)濟性得到有效的提高。水泵耗功低對經(jīng)濟性最大影響是降低能耗。在我國以往機組的研究時往往對水泵的節(jié)能監(jiān)測不夠，檢測系統(tǒng)不完善，從而造成經(jīng)濟性直高不下。在給水泵的參數(shù)測量上也不夠準確。

1.4 高壓缸對經(jīng)濟性的影響

汽輪機變壓運行時，高壓缸門閥散熱量損失少，而缸內(nèi)仍保持較高的運行效率。當主蒸汽機壓力降低時，機組循環(huán)的效率也大幅度降低。在主蒸汽壓力保持某一值的時候，變壓運行經(jīng)濟性最好。在分析機組變壓運行經(jīng)濟性時，必須綜合高壓缸與給水泵，不能只追求某一方面。用能量價值分析法進行分析，機組熱耗能變化影響機組的發(fā)電能耗。熱耗率高，則意味著發(fā)電成本較高。在討論變壓運行的經(jīng)濟性時必須從企業(yè)利益，社會利益兩個方面來考慮。

2 影響單元機組耗能的因素

2.1 變壓運行時，循環(huán)熱效率的變化

火力發(fā)電廠的循環(huán)是再熱回熱循環(huán)。為了比較起見，可不再計算熱和回熱的影響，在些種條件下，此較初溫不變而初壓變化時對循環(huán)熱效率的影響。汽輪機實際的運行過程中會有大量的熱量散失。從整體上看，整個熱力循環(huán)過程中，會有許多熱量散失環(huán)節(jié)。包括機組回熱系統(tǒng)熱量散失，管道泄漏熱損失，主蒸汽和再熱蒸汽熱端管道熱量損失，鍋爐排污損失，機組回熱系統(tǒng)等熱量損失，這些熱量損失總體上造成了變壓運行經(jīng)濟性較低，熱量流失過必然會造成經(jīng)濟型下降?？傮w耗能增加。全廠的熱損失取決于管道熱損失。

2.2 變壓運行時，汽機內(nèi)效率的變化

變壓運行時，汽機內(nèi)效率是升高的，主要是包括主汽門、調(diào)節(jié)汽門在內(nèi)的高壓缸內(nèi)。[1]體上效率不變。在相同情況下變壓運行時，相對于等壓運行狀態(tài)來說，各壓力級的壓力沒有變化而溫度均有所提高，所以容積流量不變，排汽級效率也稍有增加。所以變壓運行對內(nèi)效率的影響，主要在于高壓缸內(nèi)效率。蒸汽在級內(nèi)流動產(chǎn)生的能量損失，主要包括葉柵損失、余速損失、葉輪摩擦損失、鼓風損失等。各級余速的利用提高了汽輪機的內(nèi)效率。葉輪摩擦損失由于蒸汽的黏性在葉輪表面形成附面層，由葉輪帶動旋轉(zhuǎn)，與蒸汽黏附在隔板和汽缸壁上的附面層之間形成摩擦阻力。

2.3 鍋爐出口蒸汽溫度的影響

熱電廠鍋爐出口蒸汽的影響是總體上決定能耗高低的重要環(huán)節(jié)。過高或者過低的出口蒸汽溫度都會影響著設備的正常運轉(zhuǎn)和生產(chǎn)效率。防止出口蒸汽溫度的大起大落最有重要的作用。出口溫度太高，則會造成能耗過大，資源浪費，火電生產(chǎn)成本大幅提高，許多設備難以承受，則鍋爐鋼板變軟，嚴重的過熱甚至會導致熱管爆裂。出口溫度太低，則汽輪機動力不足，難以運轉(zhuǎn)。造成蒸汽濕度過大，腐蝕葉輪，影響設備壽命。嚴重時會發(fā)生水沖擊。

2.4 給水泵動力結(jié)構(gòu)的影響

變壓運行與給水泵流量監(jiān)測相結(jié)合的方法有利于提高經(jīng)濟效率。給水泵變速方錢主要有變轉(zhuǎn)速汽動泵和帶液力聯(lián)軸器的電動泵兩種主要方式。[2]泵以分為很多種，有DG型次高壓鍋爐給水泵，還有DC型，鍋爐給水多級泵。DG型單吸多級離心泵作為高壓鍋爐給水或其他高壓給水用。不同動力結(jié)構(gòu)的給水泵有不同的優(yōu)勢與缺陷。給水泵作為火電廠的核心動力之一，在整個供電環(huán)節(jié)中具有舉足輕重的地位。因此，高效率，高動力的給水泵能夠有效的提高變壓運行的經(jīng)濟性。

3 提高單元機組變壓運行經(jīng)濟性的方案

3.1 加快大容量火電機組和大規(guī)?；痣姀S的建設

火力發(fā)電，利用煤、石油等固體、液體、氣體燃料燃燒時產(chǎn)生的熱能，通過發(fā)電動力裝置轉(zhuǎn)換成電能的一種方式。中國的煤炭資源豐富，1990年產(chǎn)煤10.9億噸，其中發(fā)電用煤僅占12%?；鹆Πl(fā)電仍有巨大潛力。通過大力推行火電站建設，增加火電機組裝機總量，一方面有利于提高資源利用效率，使變壓運行經(jīng)濟性大幅度提高。另一方面，有利于增加我國的能源供給，增加可用能源總量。

3.2 大力推廣超臨界火電機組的應用

所謂超臨界機組是指主蒸汽壓力大于水的臨界壓力22.12兆帕的機組，而亞臨界機組通常指出口壓力在15.7～19.6兆帕的機組。習慣上，又將超臨界機組分為兩個層次：一是常規(guī)超臨界參數(shù)機組，其主蒸汽壓力一般為24兆帕左右，主蒸汽和再熱蒸汽溫度為540～560℃；二是超超臨界機組，其主蒸汽壓力為25～35兆帕及以上，主蒸汽和再熱蒸汽溫度一般580℃以上。超臨界機組具有煤耗低、環(huán)保性能好、技術含量高的特點，機組熱效率能夠達到45%左右。超臨界機組最大的優(yōu)點是節(jié)省煤炭資源。減少污染物的排放，在環(huán)保方面具有極大的優(yōu)勢。

3.3 提升火電結(jié)構(gòu)中供熱機組的比例

機組供熱時將汽輪機已經(jīng)做功的蒸汽來對外供熱，有效利用汽輪機的抽氣。有利于提高機組熱效率。并且供熱量越大，熱耗越低。因此，提升火電結(jié)構(gòu)中的供熱機組比例具有重要的作用。

4 結(jié)束語

我國經(jīng)濟水平的不斷提高，人們的用電需求越來越大。我國電網(wǎng)的動力主要由火電機組提供，耗能量隨著供電量的增大而增大。如何減少機組的耗能量，提高機組的經(jīng)濟性成為業(yè)內(nèi)研究的重點。在當前形勢下，通過提高變壓機組運行的經(jīng)濟性，對與環(huán)保，節(jié)能，減排，降低火電成本都有十分重要的作用。

參考文獻

[1]袁慶龍，候文義.Ni-P機組變壓經(jīng)濟性研究[J].太原理工大學學報，2012，32（1）：51-53.

[2]劉國鈞，王連成.火電機組變壓原理研究[M].高等教育出版社，2013，34（2）：68-79.