楊蘇東

摘要：隨著電力改革的不斷深入，電力負(fù)荷峰谷差的日益增大，致使原來(lái)帶基本負(fù)荷運(yùn)行的機(jī)組不得不參與調(diào)峰甚至深度調(diào)峰，這就使得其低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)間增加。汽輪機(jī)長(zhǎng)期處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，影響了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。故研究汽輪機(jī)在變負(fù)荷時(shí)滑壓運(yùn)行對(duì)機(jī)組的節(jié)能降耗就具有十分重要的意義。本文分析了滑壓運(yùn)行對(duì)300MW機(jī)組運(yùn)行的各種影響，為300WM機(jī)組的滑壓運(yùn)行提供了些許參考。

關(guān)鍵詞：低負(fù)荷;滑壓運(yùn)行;節(jié)能

引言

某發(fā)電有限公司四臺(tái)300MW機(jī)組為單軸、雙缸、高中壓合缸、亞臨界、中間一次再熱、雙排汽式、凝汽式汽輪機(jī)組，其調(diào)峰范圍在100%—40%之間。下圖是利用熱力試驗(yàn)計(jì)算得出的機(jī)組最佳滑壓運(yùn)行曲線(xiàn)。四臺(tái)機(jī)組在調(diào)峰運(yùn)行的時(shí)候，采用滑壓運(yùn)行方式更能提高機(jī)組的效率。

1 滑壓運(yùn)行的概念

300MW機(jī)組的運(yùn)行方式主要有滑壓運(yùn)行和定壓運(yùn)行兩種。

定壓運(yùn)行是指新蒸汽壓力和溫度保持不變，通過(guò)改變調(diào)節(jié)閥門(mén)開(kāi)度控制機(jī)組負(fù)荷。

滑壓運(yùn)行也稱(chēng)變壓運(yùn)行，理論上的滑壓運(yùn)行是指所有調(diào)節(jié)閥門(mén)全開(kāi)，在任何負(fù)荷下都是通過(guò)調(diào)節(jié)主汽壓力來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)荷。實(shí)際應(yīng)用的滑壓運(yùn)行有三種方式，一是將所有調(diào)節(jié)閥門(mén)全開(kāi)方式，一般應(yīng)用在滑參數(shù)啟停機(jī)低負(fù)荷階段;二是采取調(diào)節(jié)閥門(mén)不開(kāi)足，保持一定開(kāi)度進(jìn)行滑壓運(yùn)行，這樣會(huì)帶來(lái)節(jié)流損失，應(yīng)用情況較少;三是采用不是所有調(diào)節(jié)閥門(mén)全開(kāi)，而是一部分調(diào)節(jié)閥門(mén)全開(kāi)，一部分全關(guān)，這樣在部分負(fù)荷時(shí)滿(mǎn)足進(jìn)汽量要求，也可以維持一定的主汽壓力。

2 滑壓運(yùn)行的意義

機(jī)組的滑壓運(yùn)行方式對(duì)提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、安全性有著十分重要的意義。

滑壓運(yùn)行時(shí)，主蒸汽的流量和壓力與機(jī)組負(fù)荷基本上成正比變化，而主蒸汽溫度不隨負(fù)荷變化。此時(shí)，隨著機(jī)組負(fù)荷的降低，主蒸汽流量減少，而蒸汽比容增大，所以機(jī)組內(nèi)蒸汽的體積流量基本不變，由于汽輪機(jī)調(diào)門(mén)開(kāi)度及第一級(jí)通汽面積保持一定，大大減少了節(jié)流損失。同時(shí)，汽輪機(jī)各級(jí)速比、壓力、焓降以及溫度變化很小，從而使各級(jí)及整機(jī)的內(nèi)效率基本不變，即在不同負(fù)荷時(shí)，汽輪機(jī)均可處在內(nèi)效率偏離設(shè)計(jì)條件很小的范圍內(nèi)運(yùn)行。

3 滑壓運(yùn)行對(duì)機(jī)組運(yùn)行的影響

3.1對(duì)鍋爐運(yùn)行的影響

滑壓運(yùn)行時(shí)，外界負(fù)荷變化首先要調(diào)整燃燒和給水，改變鍋爐的汽壓和蒸汽流量，而汽包鍋爐的蓄熱量多，熱慣性大，這就限制了汽壓的變化速度，限制了鍋爐適應(yīng)外界負(fù)荷變化的速率。

滑壓運(yùn)行中，汽包壓力的改變，使汽包的飽和溫度發(fā)生改變，與之接觸的金屬壁溫隨著壓力的變化而變化，金屬中產(chǎn)生的交變應(yīng)力對(duì)汽包和蒸發(fā)受熱面是不利的。負(fù)荷變化的幅度越大，速度越快，產(chǎn)生的熱應(yīng)力也就越大，給鍋爐的安全運(yùn)行帶來(lái)了隱患。

3.2對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行的影響

3.2.1提高了調(diào)節(jié)級(jí)相對(duì)內(nèi)效率及高壓缸相對(duì)內(nèi)效率

滑壓運(yùn)行的調(diào)節(jié)級(jí)相對(duì)內(nèi)效率始終保持在比較高的水平，且變化幅度很小?；瑝哼\(yùn)行時(shí)，主蒸汽溫度保持不變，同時(shí)由于新蒸汽壓力降低，故容積流量基本保持不變，容積流量保持不變就使調(diào)節(jié)級(jí)噴嘴、動(dòng)葉出口的流速不變，調(diào)節(jié)級(jí)的比焓降保持不變，速比也保持不變，所以調(diào)節(jié)級(jí)的相對(duì)內(nèi)耗率基本保持不變，與之相反，定壓運(yùn)行調(diào)節(jié)級(jí)的相對(duì)內(nèi)效率隨負(fù)荷的下降而急劇下降。

高壓缸相對(duì)內(nèi)效率的變化趨勢(shì)和調(diào)節(jié)級(jí)相對(duì)內(nèi)效率變化趨勢(shì)保持一致。這是因?yàn)檎{(diào)節(jié)級(jí)本身就是高壓缸的一部分，調(diào)節(jié)級(jí)焓降在整個(gè)高壓缸焓降中占有很大的比例。高壓缸除了調(diào)節(jié)級(jí)以外還有壓力級(jí)，而壓力級(jí)變化的劇烈程度要小于調(diào)節(jié)級(jí)，因此導(dǎo)致高壓缸效率的變化同調(diào)節(jié)級(jí)效率的變化幅度并不完全一樣。

3.2.2 變負(fù)荷速率較大，提高機(jī)組參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的能力

相對(duì)于定壓運(yùn)行，滑壓運(yùn)行調(diào)節(jié)級(jí)級(jí)后溫度不是隨著機(jī)組負(fù)荷的降低而降低，二是隨著負(fù)荷的降低而略有增加，而且溫度變化的幅度很小，轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力較小，因此變負(fù)荷速率可以較大，大大地提高了機(jī)組參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的能力。

3.2.3 降低給水泵耗功

給水泵耗功對(duì)汽輪機(jī)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性有很大影響。滑壓運(yùn)行時(shí)，由于蒸汽初壓隨著主蒸汽流量的降低而降低，給水泵出口所需的壓力也就大大降低，同時(shí)由于使用了變轉(zhuǎn)速給水泵，使得汽輪機(jī)給水泵可以通過(guò)改變轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)功率，因此可以節(jié)約更多的功率。

3.2.4對(duì)汽輪機(jī)軸系壽命的影響

滑壓運(yùn)行時(shí)，機(jī)組內(nèi)部工質(zhì)壓力與定壓運(yùn)行時(shí)相比有顯著不同，滑壓運(yùn)行時(shí)機(jī)組的高壓部件均在較低的機(jī)械應(yīng)力下工作，因而可延長(zhǎng)機(jī)組的使用壽命。同時(shí)，由于汽輪機(jī)高、中、低壓缸各級(jí)的汽溫穩(wěn)定，因此也可以進(jìn)一步提高汽輪機(jī)的安全可靠性。

3.2.5 對(duì)加熱器的安全性的影響

同一負(fù)荷下，滑壓運(yùn)行抽汽體積流量增大，抽汽壓損加大，汽側(cè)溫度較高，使加熱器金屬的高溫蠕變速度增大，對(duì)高壓加熱器的安全性產(chǎn)生不利影響。同時(shí)，低負(fù)荷時(shí)加熱器疏水壓差很小，容易發(fā)生疏水不暢和汽蝕，因此要備有正確的檢測(cè)手段和相應(yīng)的保護(hù)。

3.3對(duì)過(guò)熱汽溫、再熱汽溫的影響

在滑壓升負(fù)荷初期，投入爐膛燃料的放熱一方面用于工質(zhì)的升溫升壓，另一方面還用于增加金屬的蓄熱。由于低壓下蒸發(fā)潛熱較大和鍋爐具有較大的蓄熱能力，所以開(kāi)始升溫時(shí)，實(shí)際投入爐膛的燃料量要超過(guò)同一負(fù)荷下不考慮金屬蓄熱的設(shè)計(jì)記算燃料量，從而造成爐膛出口煙溫和煙氣量急劇增加。由于過(guò)熱器吸熱的增加比通過(guò)它的工質(zhì)流量的增加要快，熱負(fù)荷的增加和工質(zhì)冷卻能力的不匹配使得管壁溫度升高。同樣，在滑壓降負(fù)荷過(guò)程中，由于金屬蓄熱的釋放和爐膛熱負(fù)荷的降低滯后于蒸汽流量的減少，也引起管壁溫度的升高。機(jī)組負(fù)荷加至一定階段后該現(xiàn)象逐步消失，這是因?yàn)椋S著負(fù)荷的增加，運(yùn)行壓力逐漸提高，此時(shí)用于增加金屬蓄熱的熱量減少，蒸發(fā)吸熱的份額也減少，實(shí)際投入的燃料量與設(shè)計(jì)計(jì)算燃料量逐漸接近，過(guò)熱器的吸熱和工質(zhì)的冷卻能力趨于新的平衡。

滑壓運(yùn)行時(shí)，高壓缸排汽溫度幾乎不隨機(jī)組功率而改變，不像定壓運(yùn)行那樣，隨負(fù)荷的降低而減少，這樣就能使再熱汽溫在更大的負(fù)荷變化范圍內(nèi)維持其額定值不變，從而提高了鍋爐適應(yīng)低負(fù)荷運(yùn)行的能力，也進(jìn)一步提高了機(jī)組在低負(fù)荷情況下的經(jīng)濟(jì)性。

4 結(jié)論及建議

相對(duì)于定壓運(yùn)行，滑壓運(yùn)行雖然降低了朗肯循環(huán)的效率，但同時(shí)也降低了調(diào)節(jié)汽門(mén)的節(jié)流損失，提高了高壓缸的內(nèi)效率，降低了給水泵的耗功，提高了機(jī)組參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的能力。滑壓運(yùn)行方式體現(xiàn)了一定的經(jīng)濟(jì)性，尤其在機(jī)組低負(fù)荷變化階段。我們要根據(jù)機(jī)組運(yùn)行的實(shí)際情況，運(yùn)用好滑壓運(yùn)行方式，保障機(jī)組高效安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

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