汽輪機變負(fù)荷運行時經(jīng)濟運行方式的研究

趙京吉

摘 要：社會經(jīng)濟的快速發(fā)展和科技水平的提升，在很大程度上推進(jìn)了國內(nèi)電力行業(yè)的快速發(fā)展。與此同時，國家能源政策以及電力產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也在這一大環(huán)境之下出現(xiàn)了一定程度上的轉(zhuǎn)變，就我國的電力網(wǎng)絡(luò)而言，無論是用電負(fù)荷的總量還是最高負(fù)荷與最低負(fù)荷之間的差值都存在著較為明顯的變化，這對汽輪機的變負(fù)荷運行提出了更高的要求。該文就以此為引，通過汽輪機運行方式的不同來對比分析研究汽輪機變負(fù)荷運行時經(jīng)濟運行方式。

關(guān)鍵詞：汽輪機 運行方式 熱經(jīng)濟性 研究

中圖分類號：TK26 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）05（b）-0033-01

1 汽輪機不同運行方式的介紹

對于汽輪機而言，當(dāng)處于低負(fù)荷的狀態(tài)之下時，它主要具有兩種運行方式，具體而言分別是定壓運行、滑壓運行范式。

第一，定壓運行方式。實踐中，汽輪發(fā)動機組正常運行過程中，主蒸汽壓力并不會隨著負(fù)荷的變化而發(fā)生相應(yīng)的變化，而是保持額定的壓力，那么我們將這種汽輪機的運行方式稱作為定壓運行。就一般情況而言，這種運行方式的汽輪機組主要采用節(jié)流配汽、噴嘴配汽兩種方式比較多。就節(jié)流配汽來講，其所調(diào)節(jié)的主要是基于對調(diào)速汽門的節(jié)流，并降低主蒸汽壓力，直至降低至所需負(fù)荷為止；噴嘴配汽則與之有所區(qū)別，其調(diào)節(jié)過程中需要4至8個調(diào)速汽們來進(jìn)行，具體方法是對進(jìn)氣度進(jìn)行一定程度的改變。

定壓運行節(jié)流配汽運行方式主要存在著如下幾個方面的特點：（1）在負(fù)荷范圍內(nèi)，保持主蒸汽壓力值不受影響；（2）部分負(fù)荷過程中，調(diào)速氣門節(jié)流較大，以至于汽輪機組所受到的相應(yīng)損耗也會隨之變大；（3）采用定壓節(jié)流配汽方式的機組，它在結(jié)構(gòu)上并沒有對調(diào)節(jié)級進(jìn)行使用，因此它的設(shè)計與制造都要相對簡單；（4）當(dāng)流量發(fā)生一定程度上的變化之時，各級溫度并沒有出現(xiàn)較為明顯的變化，由此可見，這種運行方式對于負(fù)荷變化有著較好的適應(yīng)性。

對于噴嘴配汽運行方式而言，它與節(jié)流配汽運行方式既存在著相似之處，又表現(xiàn)出了一定程度的差異性，其特點主要表現(xiàn)在以下四個方面：特點一：在所有負(fù)荷范圍內(nèi)，保持主蒸汽壓力定值；特點二：在該種運行方式運行過程中，節(jié)流僅單個閥門開時方可實現(xiàn)，所以節(jié)流損失一般比較小；特點三：采用定壓噴嘴配汽運行方式的機組而言，它在結(jié)構(gòu)上并沒有對調(diào)節(jié)級進(jìn)行使用，因此它的設(shè)計與制造都要相對簡單；特點四：在采用這種運行方式之時，同樣的蒸汽流量變化重引調(diào)節(jié)級后蒸汽濕度變化量，一般比其它運行方式條件下的溫度變化要大一些，這對機組的損耗會相對較大。

第二，滑壓運行方式。對于滑壓運行方式而言，它又可以細(xì)分為三種，分別為全滑壓運行方式、節(jié)流滑壓運行方式、負(fù)荷滑壓運行方式。

對于全滑壓運行方式而言，即當(dāng)汽輪機滑壓運行狀態(tài)下，調(diào)節(jié)汽門使其全開，再對負(fù)荷的大小進(jìn)行一定程度上的參考，并由此來對進(jìn)入鍋爐的給水量、燃料量和空氣進(jìn)入量進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)控，以此來促使鍋爐出口汽壓、流量等，隨負(fù)荷升降而發(fā)生變化。在此過程中，出口汽溫一直保持不變，因此汽輪機進(jìn)汽溫度保持固定值。就進(jìn)汽壓力、流量來講，其總是隨著負(fù)荷的不斷升降而發(fā)生一定程度上的增加或者減少，這樣一來，便可以運用這一原理對汽輪機的功率進(jìn)行一定程度上的調(diào)節(jié)。

對于節(jié)流滑壓運行汽輪機來說，其無需調(diào)節(jié)級，其中第一級即為全周進(jìn)汽模式，節(jié)流調(diào)節(jié)汽門關(guān)小大約5%～15%的范圍之內(nèi)，然后再進(jìn)行滑壓運行。如果負(fù)荷急劇升高，則需對節(jié)流調(diào)節(jié)汽門加大處理；而如果負(fù)荷突然出現(xiàn)急速下降現(xiàn)象，則應(yīng)當(dāng)及時將調(diào)節(jié)汽門關(guān)小。鍋爐燃燒狀況更進(jìn)后，回復(fù)調(diào)節(jié)汽門開度，這樣一來，就能夠?qū)﹀仩t的熱慣性進(jìn)行控制，避免對負(fù)荷急劇變化的影響。從節(jié)流滑壓運行方式應(yīng)用效果來看，也存在著較為明顯的缺點和不足，比如節(jié)流調(diào)節(jié)閥門中存在著節(jié)流損失問題。實踐中，采用復(fù)合滑壓這種運行方式，汽輪機采用的是噴嘴配汽模式，在高負(fù)荷區(qū)域范圍內(nèi)進(jìn)行定壓運行。在這種運行方式之下，調(diào)節(jié)負(fù)荷主要是通過啟閉汽門來進(jìn)行調(diào)節(jié)的。在相對較低的負(fù)荷區(qū)域之內(nèi)，僅僅全關(guān)最后一個或者兩個調(diào)節(jié)汽門，當(dāng)負(fù)荷發(fā)生較為急劇的變化時，便可以及時對調(diào)節(jié)汽門進(jìn)行開啟或者關(guān)閉操作，從而達(dá)到應(yīng)急調(diào)節(jié)的目的。

2 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)荷運行過程中，所采用的運行方式存在著一定的差異性，機組各級壓力、效率以及溫度等各個方面的因素都會存在著不同程度的區(qū)別，進(jìn)而造成凝汽器以及給水泵等設(shè)備的工況發(fā)生變化，那么汽輪機運行的經(jīng)濟性自然也會受到一定程度上的影響。

2.1 不同運行方式對機組相對內(nèi)效率的影響

對于滑壓運行機組而言，主蒸汽溫度保持一個固定值，雖然其質(zhì)量流量、壓力等因素，隨負(fù)荷減小而不斷地減小，但是在各種負(fù)荷影響下，新汽容積流量能夠保持在一定的范圍之內(nèi)，比如，50%的額定負(fù)荷，容積流量、設(shè)計值之間相差大約2%；如果容積流量不變，則會使各級噴嘴以及動葉出口流速保持不變，內(nèi)效率也發(fā)生變化。對于噴嘴配汽定壓運行機組來說，其在部分負(fù)荷下調(diào)節(jié)級速比偏離設(shè)計最佳值，采用該種方法其效率會受到一定的影響。

2.2 不同運行方式對循環(huán)熱效率的影響

就一般情況而言，在部分負(fù)荷狀態(tài)之下，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發(fā)生一定程度上的下降，但是在這一狀態(tài)之下冷源平均放熱溫度能夠保持一定值不發(fā)生改變，這樣一來，其理想循環(huán)效率會比定壓運行機組的理想循環(huán)效率低很多。而兩者之間的差距是由諸多因素共同決定的，主要有設(shè)計初壓、再熱壓力、主蒸汽溫度等。

2.3 不同運行方式對給水泵耗功的影響

一般情況下，在大功率的機組之中，給水泵耗功占主機功率的比重與蒸汽參數(shù)呈現(xiàn)出正比例的關(guān)系，即蒸汽參數(shù)越高，那么給水泵耗功占主機功率的比重也就越大。在滑壓運行狀態(tài)之下時，給水泵在部分負(fù)荷下的耗功將會出現(xiàn)較大程度上的減少。初壓在超臨界壓力以上的機組，當(dāng)負(fù)荷由設(shè)計值下降時，不僅滑壓運行始終比定壓運行經(jīng)濟，而且負(fù)荷下降的越多，則滑壓運行方式應(yīng)用越經(jīng)濟。

3 結(jié)語

該文主要針對汽輪機變負(fù)荷運行時經(jīng)濟運行方式進(jìn)行研究與分析，首先分別介紹闡述了定壓運行方式與滑壓運行方式，比較了兩者之間的相似之處與存在的差異之處，然后在這一基礎(chǔ)之上從不同運行方式對機組相對內(nèi)效率的影響、不同運行方式對循環(huán)熱效率的影響以及不同運行方式對給水泵耗功的影響三個方面具體分析了不同調(diào)節(jié)方式對經(jīng)濟性的影響。

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