汽輪機(jī)滑壓運(yùn)行方式的應(yīng)用

本文格式為Word版，下載可任意編輯——汽輪機(jī)滑壓運(yùn)行方式的應(yīng)用摘要:汽輪機(jī)組長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行,在變負(fù)荷運(yùn)行時(shí)可采用定壓運(yùn)行和滑壓運(yùn)行兩種運(yùn)行方式。本文定性地分析并比較了2種運(yùn)行方式對(duì)機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性及安全性的影響,提出了定壓運(yùn)行和滑壓運(yùn)行兩種運(yùn)行的優(yōu)越性和經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞:汽輪機(jī)組;經(jīng)濟(jì)運(yùn)行;滑壓運(yùn)行;熱經(jīng)濟(jì)性安全性

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,電網(wǎng)的用電負(fù)荷和總的裝機(jī)容量比以前發(fā)生了較大的變化,以及金融風(fēng)暴對(duì)經(jīng)濟(jì)的影響導(dǎo)致對(duì)用電負(fù)荷的影響,最高負(fù)荷與最低負(fù)荷的差值越來越大,使汽輪機(jī)長(zhǎng)期處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài),偏離設(shè)計(jì)工況,熱經(jīng)濟(jì)性大大降低。一般來說,影響機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行熱經(jīng)濟(jì)性的主要因素有:系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備狀況、運(yùn)行方式、運(yùn)行人員的技術(shù)水平。只有運(yùn)行方式可以人為隨時(shí)調(diào)整。故汽輪機(jī)在變負(fù)荷運(yùn)行時(shí),不同的運(yùn)行方式的特點(diǎn)及其對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性的影響對(duì)現(xiàn)場(chǎng)節(jié)能降耗具有十分重要的意義。

1汽輪機(jī)的運(yùn)行方式

火電機(jī)組的運(yùn)行方式有定壓運(yùn)行和滑壓運(yùn)行方式之分。定壓運(yùn)行方式是指新蒸汽壓力和溫度保持不變,通過改變調(diào)理閥門開度控制機(jī)組負(fù)荷。滑壓運(yùn)行方式是指在任何負(fù)荷下將所有調(diào)理閥門全開,使部分負(fù)荷下節(jié)流損失最小。實(shí)際上,火電機(jī)組滑壓運(yùn)行主要采用是將所有調(diào)理閥門全開方式。還有一種滑壓運(yùn)行方式,即不是所有調(diào)理閥門全開,而是一部分調(diào)理閥門全開,一部分全關(guān),這樣在部分負(fù)荷時(shí)滿足進(jìn)汽量要求,也可以維持一定的主汽壓力。文獻(xiàn)[1]中指出,與全開所有調(diào)理閥滑壓運(yùn)行相比,全開部分調(diào)理閥滑壓運(yùn)行雖然可能使調(diào)理級(jí)效率降低,但由于調(diào)理級(jí)焓降的增加,整個(gè)機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性仍可能得到改善。

二、不同運(yùn)行方式對(duì)經(jīng)濟(jì)性影響的分析

汽輪機(jī)長(zhǎng)期低負(fù)荷運(yùn)行,在變負(fù)荷運(yùn)行時(shí)可采用定壓運(yùn)行和滑壓運(yùn)行兩種運(yùn)行方式。本文將這兩種運(yùn)行方式的特點(diǎn),分析并比較了他們對(duì)熱經(jīng)濟(jì)性的影響,圍繞西夏熱電廠汽輪機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行這一論題,探討汽輪機(jī)主機(jī)運(yùn)行優(yōu)化問題。

1、不同運(yùn)行方式調(diào)理閥門壓損的變化狀況

定壓運(yùn)行調(diào)理閥門平均壓損高于滑壓運(yùn)行調(diào)理閥門平均壓損。這是由于當(dāng)機(jī)組采用定壓運(yùn)行時(shí),在部分負(fù)荷時(shí),由于調(diào)理閥部分開啟,會(huì)產(chǎn)生很大的節(jié)流損失,所以部分開啟閥門的壓損很大,導(dǎo)致調(diào)理閥門平均壓損也很大,且負(fù)荷越低壓損越大,但滑壓運(yùn)行時(shí)由于調(diào)理閥門全開,調(diào)理閥的蒸汽幾乎沒有受到節(jié)流,所以調(diào)理閥門損失很小,這是部分負(fù)荷時(shí)滑壓運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性高于定壓運(yùn)行的主要原因之一。

2、不同運(yùn)行方式對(duì)機(jī)組相對(duì)內(nèi)效率的影響

為便于比較,設(shè)滑壓運(yùn)行與定壓運(yùn)行機(jī)組的設(shè)計(jì)初溫、初壓、再熱溫度、再熱壓力和流量等均一致,在變負(fù)荷工況下,設(shè)再熱后的蒸汽溫度等于設(shè)計(jì)值,各機(jī)的再熱壓損也基本相等,只要個(gè)機(jī)流量G一致,以中低壓缸為一級(jí)組,則中壓缸的進(jìn)汽壓力也必然一致。則在同一流量G下,各種運(yùn)行方式的中低壓缸熱力過程線都一樣,熱經(jīng)濟(jì)性比較也只需比較高壓缸的熱經(jīng)濟(jì)性了。實(shí)際上定壓運(yùn)行在負(fù)荷較低時(shí),因高壓缸排汽溫度降低,進(jìn)入中壓缸的溫度有所降低,進(jìn)入中壓缸的再熱蒸汽溫度也有所降低。2種不同運(yùn)行方式在變負(fù)荷下主蒸汽溫度、再熱蒸汽溫度不同,從而使得中低壓缸的效率會(huì)受到影響?；瑝哼\(yùn)行機(jī)組高壓缸在部分負(fù)荷時(shí)相對(duì)內(nèi)效率高于定壓運(yùn)行機(jī)組,這是由于滑壓運(yùn)行時(shí)主蒸汽溫度不變,雖然主蒸汽質(zhì)量流量和壓力都隨負(fù)荷的減小而減小,但各種負(fù)荷下新汽容積流量基本不變。如50%額定負(fù)荷時(shí)的容積流量與設(shè)計(jì)值只相差2%左右,容積流量不變就使各級(jí)噴嘴、動(dòng)葉出口流速不變,比焓降和內(nèi)效率都不變。采用噴嘴配汽,蒸汽經(jīng)過全開自動(dòng)主汽門后,再經(jīng)過依次開啟的幾個(gè)調(diào)理汽門,通向調(diào)理級(jí)。因此,部分負(fù)荷時(shí),噴嘴配汽定壓運(yùn)行機(jī)組調(diào)理級(jí)效率下降較多。節(jié)流配汽定壓運(yùn)行機(jī)組在部分負(fù)荷下節(jié)流損失較大。

3、不同運(yùn)行方式對(duì)循環(huán)熱效率的影響

由于滑壓運(yùn)行時(shí)在部分負(fù)荷下的鍋爐平均吸熱溫度隨吸熱壓力下降而下降,而冷源平均放熱溫度不變,從而使其理想循環(huán)效率低于定壓運(yùn)行時(shí)的理想循環(huán)效率。定壓運(yùn)行時(shí),由于新蒸汽保持額定參數(shù),循環(huán)熱效率不受負(fù)荷變化的影響,但隨著負(fù)荷的降低,調(diào)速汽門開度逐漸減小,進(jìn)汽節(jié)流損失逐漸增大;此外,定壓運(yùn)行時(shí)在變工況下各級(jí)速比偏離設(shè)計(jì)最正確值,影響到高壓缸的相對(duì)內(nèi)效率,高壓缸效率的降低導(dǎo)致機(jī)組相對(duì)內(nèi)效率降低,帶來機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的下降。汽輪機(jī)滑壓運(yùn)行時(shí),調(diào)速汽門全開或保持較大的開度,相對(duì)于定壓運(yùn)行方式節(jié)流損失較小,理論和實(shí)踐上都已證明:滑壓運(yùn)行方式高壓缸各級(jí)容積流量、理想焓降和溫度隨負(fù)荷變化很小,各級(jí)速比仍能保持在最正確區(qū)域內(nèi),因而各級(jí)內(nèi)效率不受負(fù)荷變化的影響。

定壓運(yùn)行時(shí),負(fù)荷變化時(shí)循環(huán)熱效率不變,但隨著負(fù)荷的降低,機(jī)組相對(duì)內(nèi)效率下降,循環(huán)效率就會(huì)降低。與定壓運(yùn)行相比,汽輪機(jī)在低負(fù)荷滑壓運(yùn)行時(shí),進(jìn)汽節(jié)流損失和漏氣損失較小,且末級(jí)濕度減小,使得機(jī)組的相對(duì)內(nèi)效率較定壓運(yùn)行有較大的提高。汽輪機(jī)滑壓運(yùn)行,在機(jī)組相對(duì)內(nèi)效率提高的同時(shí),機(jī)組的循環(huán)熱效率隨之下降,但由于相對(duì)內(nèi)效率的增長(zhǎng)幅度大于循環(huán)熱效率的下降幅度,使得機(jī)組的循環(huán)效率增加,因而在低負(fù)荷工況下,機(jī)組滑壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性要優(yōu)于定壓運(yùn)行。同時(shí),汽輪機(jī)滑壓運(yùn)行,隨著負(fù)荷的降低,系統(tǒng)內(nèi)壓力降低,這有利于機(jī)組內(nèi)漏量和外漏量的減少,對(duì)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性有改善作用。

4、不同運(yùn)行方式對(duì)給水泵耗功的影響

機(jī)組滑壓運(yùn)行在部分負(fù)荷下的鍋爐給水壓力降低,用變速給水泵就可降低給水泵耗功。超高壓機(jī)組給水泵功率占主機(jī)發(fā)電功率2%左右,這是一個(gè)不小的數(shù)值。因此,在考慮汽輪機(jī)滑壓運(yùn)行熱經(jīng)濟(jì)性時(shí)就必需考慮給水泵耗功的變化。本機(jī)組采用液偶變速給水泵。當(dāng)主汽壓力降低時(shí),給水通過給水泵的焓升會(huì)減少。給水泵消耗的功率會(huì)下降?；瑝哼\(yùn)行時(shí)汽輪機(jī)給水泵所消耗的功率,要比定壓運(yùn)行小得多,且主蒸汽流量越低,兩者的差距越大。

三、不同運(yùn)行方式對(duì)安全性的影響

當(dāng)不同運(yùn)行方式調(diào)理級(jí)級(jí)后溫度變化時(shí),汽輪機(jī)各零部件內(nèi)溫度分布不均勻或汽輪機(jī)各零部件變形受到約束,就會(huì)在汽輪機(jī)各零部件中產(chǎn)生熱應(yīng)力。熱應(yīng)力的大小與零件溫度變化值成正比?？梢姕囟茸兓仍酱?產(chǎn)生的熱應(yīng)力就越大。因此可用溫度變化值來表征熱應(yīng)力的大小。定壓運(yùn)行隨著負(fù)荷的降低調(diào)理級(jí)后溫度急劇降低,溫度變化幅度大,轉(zhuǎn)子熱應(yīng)力較大,對(duì)于機(jī)組的安全性有較大的影響,因此,在機(jī)組的運(yùn)行過程中必需限制變負(fù)荷的速度,以避免負(fù)荷變化過于猛烈導(dǎo)致較大的熱應(yīng)力和熱變形。限制機(jī)組變負(fù)荷的速度,就會(huì)影響機(jī)組參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的能力,對(duì)于電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定和供電品質(zhì)的提高是不利的。相對(duì)于定壓運(yùn)行,滑壓運(yùn)行調(diào)理級(jí)級(jí)后溫度不是隨著機(jī)組負(fù)荷的降低而降低,而是隨著負(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,大大的提高了機(jī)組參與電網(wǎng)一次調(diào)頻的能力。

四、結(jié)論

1、當(dāng)機(jī)組采用定壓運(yùn)行時(shí),在部分負(fù)荷時(shí),由于調(diào)理閥部分開啟,會(huì)產(chǎn)生很大的節(jié)流損失,導(dǎo)致調(diào)理閥門平均壓損也很大,且負(fù)荷越低壓損越大;滑壓運(yùn)行時(shí)由于調(diào)理閥門全開,調(diào)理閥的蒸汽幾乎沒有受到節(jié)流,所以調(diào)理閥門損失很小,定壓運(yùn)行調(diào)理閥門平均壓損高于滑壓運(yùn)行調(diào)理閥門平均壓損。

2、對(duì)機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行,可采用復(fù)合滑壓的運(yùn)行方式,但何時(shí)由定壓運(yùn)行切換到滑壓運(yùn)行更經(jīng)濟(jì),則不僅需要進(jìn)行汽輪機(jī)、各主要輔機(jī)及其系統(tǒng)的變工況理論分析,而且還需要一定的試驗(yàn)確定。

3、滑壓運(yùn)行時(shí),由于調(diào)理級(jí)級(jí)后溫度基