淺析火電廠大機(jī)組調(diào)峰運行方式

符旭

摘 要：在電網(wǎng)容量不斷擴(kuò)大的背景下，越來越多的高參數(shù)大容量機(jī)組也已經(jīng)加入了進(jìn)來，而這樣峰谷差的矛盾也就更加的突出了?，F(xiàn)階段，火電仍是我國各大電網(wǎng)的最重要組成結(jié)構(gòu)，那么大容量的火電機(jī)組參與調(diào)峰運行就也是非常重要和必要的。發(fā)電機(jī)組的調(diào)峰方式都很多因素都是密切相關(guān)的，如系統(tǒng)改造的成本、電網(wǎng)的負(fù)荷特性、調(diào)峰的幅度、機(jī)組的性能以及操作的實際工作量等，現(xiàn)階段，最常采用的就是低負(fù)荷運行、兩班制啟停運行以及少汽無功和低速旋轉(zhuǎn)熱備用這三種運行方式。文章便從安全性和經(jīng)濟(jì)性的角度出發(fā)，深入的對比和分析了這三種火電大機(jī)組調(diào)峰運行方式，并臨界時間這一概念為基礎(chǔ)，對不同環(huán)境下應(yīng)采用的調(diào)峰運行方式提出了科學(xué)的建議。

關(guān)鍵詞：火電大機(jī)組；調(diào)峰運行方式；臨界時間

1 低負(fù)荷運行方式

當(dāng)帶有基本負(fù)荷的火電機(jī)組參與到電網(wǎng)調(diào)峰的進(jìn)程中時，汽輪機(jī)的低負(fù)荷運行是其最主要的運行方式，而鍋爐燃燒過程中是否是足夠穩(wěn)定的對其最低的負(fù)荷是有著直接的影響的，火電機(jī)組技術(shù)上所允許的最低負(fù)荷值則直接決定了調(diào)峰的幅度。在實際運行的過程中，主要可以采用三種運行的方式，分別為定壓運行、變壓運行以及混合變壓運行，而混合變壓運行就是一種將定壓運行和變壓運行結(jié)合起來的運行方式，在某一個負(fù)荷段，機(jī)組是采用定壓運行的方式的，而在其余的負(fù)荷段，機(jī)組則是采用變壓運行的方式的。

在分析定壓運行和變壓運行這兩種方式的安全性時，如果采用了變壓運行這一方式，因為其蒸氣溫度不會產(chǎn)生太大的變化，那么汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子、鍋爐汽包、氣缸以及下降管管座等位置處也都不會產(chǎn)生太大的熱應(yīng)力，因此，采用變壓運行這一方式時，機(jī)組運行的安全穩(wěn)定性更好。

2 兩班制啟停運行方式

所謂的兩班制啟停的運行方式就是指火電機(jī)組在承擔(dān)調(diào)峰任務(wù)的過程中，其白天是正常工作的，而在夜間則是停止運行的，到了第二天清晨再重新啟動并網(wǎng)。兩班制啟停運行方式雖然有著更大的調(diào)峰范圍，但其運行操作也是更為復(fù)雜的，同時由于運行過程中要不斷的對設(shè)備進(jìn)行啟停操作，那么機(jī)組的金屬部門就會經(jīng)常遇到劇烈的溫度變化，產(chǎn)生很大的交變熱應(yīng)力，那么這些部件的低周疲勞損耗就會不斷加大，從而降低機(jī)組的使用壽命。所以，如果火電機(jī)組是帶尖峰負(fù)荷或是帶中間負(fù)荷的，機(jī)組的生產(chǎn)廠家對其壽命的損耗率、啟停的方式以及啟停的次數(shù)都是有著明確的規(guī)定的。

如果火電廠大機(jī)組采用惡劣兩班制啟停運行這種調(diào)峰的方式，那么就會大大的增加機(jī)組熱狀態(tài)下的啟動和停機(jī)的次數(shù)，運行工作人員的操作復(fù)雜程度以及勞動強度也都大大的提高了，那么也會提高機(jī)組發(fā)生故障和事故的概率，因此，我們就必須不斷的提升火電機(jī)組設(shè)備的自動化水平。另外，這種方式還提高了設(shè)備出現(xiàn)腐蝕問題的概率，原來沉積在汽輪機(jī)和鍋爐內(nèi)部的腐蝕性物質(zhì)就會被重新攪起來，大大的加劇了設(shè)備的腐蝕程度。而為了更好的適應(yīng)這種運行方式，相關(guān)人員就必須準(zhǔn)確的估算出設(shè)備啟停過程中的熱量損失，對機(jī)組設(shè)備進(jìn)行有針對性的技術(shù)改造。

3 少汽無功和低速旋轉(zhuǎn)熱備用運行方式

少汽無功調(diào)峰運行的方式就是指在停爐不停機(jī)的狀態(tài)下，發(fā)電機(jī)是以電動的方式運行的，電網(wǎng)與機(jī)組并不會解列，而是處于熱備用狀態(tài)的。對于因為鼓風(fēng)摩擦而產(chǎn)生的熱量，來自于母管的少量蒸汽或是相鄰機(jī)組的抽汽就可以將其全部帶走。少汽無功的運行方式不再有并網(wǎng)和沖轉(zhuǎn)的過程中，而是多了蒸汽運行的階段，設(shè)備的運行狀況、選擇的供汽方式、機(jī)組的容量以及啟停設(shè)備時的操作方式對燃料的實際消耗量都是有著直接的影響的。而與兩班制的運行方式相比，由于少汽無功這種運行方式的冷卻汽輪機(jī)葉片蒸汽的熱量損失更大，因此，其經(jīng)濟(jì)性也就是更差一些的。

與少汽無功的運行方式相比，低速旋轉(zhuǎn)熱備用的運行方式是一種將汽輪機(jī)負(fù)荷降低到零的方式，在此過程中發(fā)電機(jī)會發(fā)生解列，汽輪機(jī)無論以怎樣的轉(zhuǎn)速運行，其都是要低于轉(zhuǎn)子第一階臨界轉(zhuǎn)速的，并且其是處于熱備用狀態(tài)的。一些發(fā)達(dá)國家對低速旋轉(zhuǎn)熱備用這一運行方式進(jìn)行了更加詳細(xì)的研究，實踐也證明了與兩班制啟停運行方式相比，低速旋轉(zhuǎn)熱備用這一運行方式的經(jīng)濟(jì)性更好，但是采用這種方式時，必須有專人在現(xiàn)場實時的監(jiān)控機(jī)組的運行狀況，避免其速度超過臨界轉(zhuǎn)速，因此，這一運行方式的應(yīng)用也是有一定的局限性的。

4 不同調(diào)峰運行方式的比較

我們主要從以下五個參數(shù)對不同的調(diào)峰運行方式進(jìn)行對比和分析：（1）調(diào)峰的幅度。從實際的運行效果來看，采用低負(fù)荷的調(diào)峰運行方式時，其調(diào)峰的幅度是要低于50%的，而采用兩班制啟停、少汽無功以及低速旋轉(zhuǎn)熱備用這三種調(diào)峰運行方式時，調(diào)峰的幅度是可以達(dá)到100%的；（2）安全性。在負(fù)荷不斷發(fā)生變化的過程中，采用低負(fù)荷的調(diào)峰運行方式時，其安全性是最好的，而采用兩班制啟停的運行方式時，由于其操作是最為復(fù)雜的，并且涉及的安全問題也最多的，因此，這種方式是最常發(fā)生設(shè)備運行事故的，其安全性是最差的；（3）操作量。在實際運行的過程中，我們發(fā)現(xiàn)操作量最多的運行方式應(yīng)是兩班制啟停的運行方式，而操作量最好的則是低負(fù)荷的運行方式，少汽無功運行方式的操作量是介于這兩種運行方式之間的；（4）機(jī)動性。機(jī)動性最好的調(diào)峰運行方式同樣也是低負(fù)荷的運行方式，而少汽無功的運行方式由于不再有并網(wǎng)、沖轉(zhuǎn)、升速以及抽真空等復(fù)雜的操作，并且其啟動的時間也很短，因此，少汽無功的機(jī)動性是僅次于低負(fù)荷的運行方式。而兩班制啟停運行方式需要花費大量的啟動時間，那么其機(jī)動性就是最差的；（5）經(jīng)濟(jì)性。采用低負(fù)荷運行這種調(diào)峰方式時，機(jī)組的效率是在不斷降低的，那么其運行的時間越長，所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失也就越大。而兩班制啟停和少汽無功這兩種調(diào)峰方式在機(jī)組的啟停過程中，也會產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)損失，可見，從經(jīng)濟(jì)性上來評價不同調(diào)峰的運行方式時，低谷負(fù)荷的持續(xù)時間對其是有著直接的影響的。對于單臺的機(jī)組來說，我們應(yīng)引入臨界時間這一概念，那么這三種方式臨界時間的計算公式就應(yīng)為：Ter=Bs/N（bl-bn），在公式中，Ter就是臨界時間，Bs為機(jī)組的調(diào)峰啟停損失，bl為低負(fù)荷的耗煤率，bn為額定負(fù)荷下的耗煤率，而如果T為機(jī)組低谷負(fù)荷的持續(xù)時間，如果Ter是小于T的，那么就應(yīng)讓機(jī)組停止運行，所以，如果采用的是兩班制啟停的調(diào)峰運行方式，其與低負(fù)荷運行的方式相比，前者所消耗的燃料量就是是更多的。

5 結(jié)束語

通過以上的論述，我們對火電廠大機(jī)組不同調(diào)峰運行的方式進(jìn)行了對比和分析，并得出了以下結(jié)論：（1）如果參與到調(diào)峰運行工作中的是帶基本負(fù)荷的機(jī)組，那么應(yīng)有專人實時監(jiān)控其運行狀態(tài)，同時應(yīng)科學(xué)的處理操作改進(jìn)、設(shè)備改造的費用與調(diào)峰收益之間的關(guān)系；（2）如果電網(wǎng)低谷負(fù)荷的持續(xù)時間不長，那么建議采用低負(fù)荷調(diào)峰的運行方式，而如果時間較長，則應(yīng)采用兩班制啟停調(diào)峰的運行方式；（3）如果負(fù)荷過低，不建議采用變壓運行，如果在額定負(fù)荷附近，定壓運行的操作簡單，并且經(jīng)濟(jì)性更好，混合變壓運行更加適用于大機(jī)組低負(fù)荷的調(diào)峰運行。應(yīng)以機(jī)組調(diào)峰的性能測試來確定變負(fù)荷的速率，通常情況下，每分鐘是應(yīng)小于3%的額定負(fù)荷的；（4）在為火電廠大機(jī)組選擇調(diào)峰運行方式時，應(yīng)綜合的考慮機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性、安全性、電網(wǎng)負(fù)荷的特性、人員操作設(shè)備的水平和管理水平等因素。

參考文獻(xiàn)

[1]苗乃金.國產(chǎn)燃煤機(jī)組調(diào)峰性能試驗研究[J].熱力發(fā)電，2007.

[2]趙潔.淺談機(jī)組參與電網(wǎng)調(diào)峰的運行方式及效益分析[J].電網(wǎng)技術(shù)，2012.

[3]李正華.大機(jī)組調(diào)峰及負(fù)荷調(diào)度的優(yōu)化研究[J].武漢水電大學(xué)，2009.