電廠汽輪機變負荷運行能耗分析

蔡軍

摘 要：為了應對電網負荷的變動，調峰電廠汽輪機經常需要變負荷運行。當汽輪機運行參數偏離額定工況時，汽輪機的熱經濟性能會有明顯的降低。對汽輪機的變負荷運行方式進行調整和改進是解決這一問題的關鍵。首先介紹了定壓運行和滑壓運行兩種汽輪機變負荷運行方式；其次對汽輪機變負荷運行的經濟性進行了分析；最后結合實例對不同運行方式的能耗進行對比，得出滑壓運行方式更適合部分低負荷運行的結論。

關鍵詞：汽輪機組；變負荷；定壓運行；滑壓運行；能耗

中圖分類號：TK267 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）02-0124-01

汽輪機的額定工況一般為其效率最優的工況，當運行參數偏離額定工況時，汽輪機的熱經濟性能會有很明顯的降低，進而降低整個機組的熱效率。為了解決這個問題，需要我們在機組安全穩定運行的前提下，對汽輪機的變負荷運行方式進行調整和改進，從而提高機組在變負荷運行時的熱效率。

本文主要對不同運行方式下，電廠汽輪機變負荷運行能耗進行了分析和研究，并從中選出最優的運行方式。通過對運行方式的調整，可以顯著地降低機組的能耗，提高機組運行的熱效率和安全性。

1 汽輪機變負荷運行方式簡介

汽輪機的變負荷運行方式可以分為定壓運行和滑壓運行兩種。

定壓運行的調節方式在本質上是一種量調節的方式，是在不改變蒸汽的壓力和溫度的前提下，通過對進汽調節閥的開度進行調整，來改變汽輪機進氣量，從而實現負荷的調節[1]。

定壓運行時，汽輪機組的配汽方式主要分為兩種，即節流配汽調節和噴嘴配汽調節。

滑壓運行的調節方式在本質上是一種質調節的方式，是通過改變蒸汽的壓力和溫度，而不對進汽調節閥的開度進行調整，從而實現負荷的調節[2]。

滑壓運行方式主要有三種：純滑壓運行方式、節流滑壓運行方式、復合滑壓運行方式。

2 汽輪機變負荷運行的熱經濟性比較

2.1 不同運行方式下的熱經濟性的比較

不同運行方式下的熱經濟性的比較分為以下幾個方面：調節閥的壓力損失、機組的相對內效率、機組的循環熱效率、主蒸汽溫度和再熱蒸汽溫度的影響和給水泵的耗功。文獻[3]通過對以上幾個方面的分析得出“定-滑-定”的調節方式是最佳的全負荷運行方式。所以，目前在汽輪機調節方式的選擇上，普遍采取復合調節方式，在機組負荷處于額定區域以及較低的負荷區域時，采用定壓的運行方式；在機組負荷處于中等區域時，采用滑壓的運行方式。

2.2 汽輪機組變負荷運行的熱經濟性比較

文獻[4]指出，汽輪機的汽耗率、熱效率和絕對電效率是衡量機組熱經濟性能的主要指標，所以可以通過上述三個指標來對汽輪機組變負荷運行的熱經濟性能進行比較。

汽輪機的汽耗率用d來表示，它的含義是機組產生1KW·h的電能時，對應的汽輪機的蒸汽消耗量，即主蒸汽流量D0與發電機電功率Pc的比值：

（1）

汽輪機的熱耗率用q來表示，它的含義是機組產生1KW·h的電能時，對應的汽輪機的煤的消耗量，即汽耗率d與鍋爐給水焓hfw和主蒸汽焓h0差值的乘積：

（2）

絕對電效率可以用來表示，它的含義是發電機的功率pc與循環吸熱量q的比值：

（3）

3 汽輪機變負荷運行的能耗分析

由上文可知汽輪機的汽耗率、熱效率和絕對電效率是衡量機組熱經濟性能的主要指標，而且這三個參數之間的趨勢是一致的，所以只需要選擇一個參數進行分析就可以。

本文選取絕對電效率作為研究對象，以某600MW機組為例，選取175MW、245MW、305MW、450MW、600MW 5個工況進行研究，將汽輪機參數代入公式（3）可以得到圖1的計算結果。

通過對圖1進行分析可得隨著機組負荷的降低，滑壓運行方式下機組的絕對電效率要高于定壓運行方式，而在高負荷時，兩種運行方式的差別并不明顯。

4 結語

本文主要對電廠汽輪機變負荷運行能耗進行了分析和研究。對比了定壓運行和滑壓運行兩種汽輪機變負荷運行方式的能耗，最后得出滑壓運行方式下機組的絕對電效率要高于定壓運行方式的結論。

參考文獻：

[1]崔映紅，王慧杰，馬曉芳.汽輪機變負荷運行時經濟運行方式的研究[J].電站系統工程， 2002，18（6）：23-26.

[2]郭江龍，常澍平，馬曉芳.汽輪機變負荷運行時經濟運行方式的研究[J].華中電力，2007，20（2）：12-14.

[3]張希富，王運民，何健，等.汽輪機復合滑壓運行滑壓曲線的求取方法[J].汽輪機技術，2014，56（1）：50-52.

[4]張春發，王慧杰，宋之平，等.火電廠單元機組最優運行初壓的定量研究[J].中國電機工程學報，2006，26（4）：36-40.