單元機組變壓運行的經濟性研究

姜銘

摘 要：一直以來我國的電網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，并針對出現的問題提出有效的解決方案。

關鍵詞：單元機組；經濟性；現狀；分析

1 單元機組經濟性現狀綜述

在當前我國的電力建設的不斷發展，已經能夠基本滿足市場的需求。在火電機組的負荷優化分配以煤耗作為主要特點。但是隨著我國工業生產耗電量持續增大，火電機組經常處在低負荷的狀態下。火電生產經濟性仍然是高耗能，低產出。如何提高機組變壓運行的經濟性，降低火電生產的成本，實現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。如何提高經濟性現狀需要從這兩種運行模式中下手。不同的運行模式對經濟性的影響不同。主要表現在調節閥門壓損的變化，給水泵耗功，循環熱效率。

1.1 調節閥門壓損對機組經濟性的影響

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，調節閥門的實際開度會增大，使得相應的節流損失增大，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，從而降低生產成本，提高經濟效益。調節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濟性低的原因之一。

1.2 循環熱效率對機組經濟性的影響

汽輪機組不同之處，主要體現在設計初溫、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濟性，從而分析出何種汽輪機運行模式對汽輪機內耗影響更大。經濟性的主要差異體現在高壓缸上，噴嘴配汽定壓運行機組調節級效率下降較多，實際數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、級數調節的相關技術變量、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。總體上使汽輪機的排氣程度增加。在使用水泵壓生減小也能夠對經濟性得到有效的提高。水泵耗功低對經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能監測不夠，檢測系統不完善，從而造成經濟性直高不下。在給水泵的參數測量上也不夠準確。

1.4 高壓缸對經濟性的影響

汽輪機變壓運行時，高壓缸門閥散熱量損失少，而缸內仍保持較高的運行效率。當主蒸汽機壓力降低時，機組循環的效率也大幅度降低。在主蒸汽壓力保持某一值的時候，變壓運行經濟性最好。在分析機組變壓運行經濟性時，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電能耗。熱耗率高，則意味著發電成本較高。在討論變壓運行的經濟性時必須從企業利益，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，循環熱效率的變化

火力發電廠的循環是再熱回熱循環。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，整個熱力循環過程中，會有許多熱量散失環節。包括機組回熱系統熱量散失，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，機組回熱系統等熱量損失，這些熱量損失總體上造成了變壓運行經濟性較低，熱量流失過必然會造成經濟型下降。總體耗能增加。全廠的熱損失取決于管道熱損失。

2.2 變壓運行時，汽機內效率的變化

變壓運行時，汽機內效率是升高的，主要是包括主汽門、調節汽門在內的高壓缸內。[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。所以變壓運行對內效率的影響，主要在于高壓缸內效率。蒸汽在級內流動產生的能量損失，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，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節。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和生產效率。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。造成蒸汽濕度過大，腐蝕葉輪，影響設備壽命。嚴重時會發生水沖擊。

2.4 給水泵動力結構的影響

變壓運行與給水泵流量監測相結合的方法有利于提高經濟效率。給水泵變速方錢主要有變轉速汽動泵和帶液力聯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。不同動力結構的給水泵有不同的優勢與缺陷。給水泵作為火電廠的核心動力之一，在整個供電環節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濟性。

3 提高單元機組變壓運行經濟性的方案

3.1 加快大容量火電機組和大規模火電廠的建設

火力發電，利用煤、石油等固體、液體、氣體燃料燃燒時產生的熱能，通過發電動力裝置轉換成電能的一種方式。中國的煤炭資源豐富，1990年產煤10.9億噸，其中發電用煤僅占12%。火力發電仍有巨大潛力。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：一是常規超臨界參數機組，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點是節省煤炭資源。減少污染物的排放，在環保方面具有極大的優勢。

3.3 提升火電結構中供熱機組的比例

機組供熱時將汽輪機已經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，提升火電結構中的供熱機組比例具有重要的作用。

4 結束語

我國經濟水平的不斷提高，人們的用電需求越來越大。我國電網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，提高機組的經濟性成為業內研究的重點。在當前形勢下，通過提高變壓機組運行的經濟性，對與環保，節能，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.