汽輪機(jī)變負(fù)荷運(yùn)行時(shí)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的研究

趙京吉

摘 要：社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(guó)內(nèi)電力行業(yè)的快速發(fā)展。與此同時(shí)，國(guó)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(guó)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(duì)汽輪機(jī)的變負(fù)荷運(yùn)行提出了更高的要求。該文就以此為引，通過汽輪機(jī)運(yùn)行方式的不同來對(duì)比分析研究汽輪機(jī)變負(fù)荷運(yùn)行時(shí)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī) 運(yùn)行方式 熱經(jīng)濟(jì)性 研究

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

1 汽輪機(jī)不同運(yùn)行方式的介紹

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

第一，定壓運(yùn)行方式。實(shí)踐中，汽輪發(fā)動(dòng)機(jī)組正常運(yùn)行過程中，主蒸汽壓力并不會(huì)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(jī)的運(yùn)行方式稱作為定壓運(yùn)行。就一般情況而言，這種運(yùn)行方式的汽輪機(jī)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(duì)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(gè)調(diào)速汽們來進(jìn)行，具體方法是對(duì)進(jìn)氣度進(jìn)行一定程度的改變。

定壓運(yùn)行節(jié)流配汽運(yùn)行方式主要存在著如下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：（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(jī)組所受到的相應(yīng)損耗也會(huì)隨之變大；（3）采用定壓節(jié)流配汽方式的機(jī)組，它在結(jié)構(gòu)上并沒有對(duì)調(diào)節(jié)級(jí)進(jìn)行使用，因此它的設(shè)計(jì)與制造都要相對(duì)簡(jiǎn)單；（4）當(dāng)流量發(fā)生一定程度上的變化之時(shí)，各級(jí)溫度并沒有出現(xiàn)較為明顯的變化，由此可見，這種運(yùn)行方式對(duì)于負(fù)荷變化有著較好的適應(yīng)性。

對(duì)于噴嘴配汽運(yùn)行方式而言，它與節(jié)流配汽運(yùn)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(diǎn)主要表現(xiàn)在以下四個(gè)方面：特點(diǎn)一：在所有負(fù)荷范圍內(nèi)，保持主蒸汽壓力定值；特點(diǎn)二：在該種運(yùn)行方式運(yùn)行過程中，節(jié)流僅單個(gè)閥門開時(shí)方可實(shí)現(xiàn)，所以節(jié)流損失一般比較??；特點(diǎn)三：采用定壓噴嘴配汽運(yùn)行方式的機(jī)組而言，它在結(jié)構(gòu)上并沒有對(duì)調(diào)節(jié)級(jí)進(jìn)行使用，因此它的設(shè)計(jì)與制造都要相對(duì)簡(jiǎn)單；特點(diǎn)四：在采用這種運(yùn)行方式之時(shí)，同樣的蒸汽流量變化重引調(diào)節(jié)級(jí)后蒸汽濕度變化量，一般比其它運(yùn)行方式條件下的溫度變化要大一些，這對(duì)機(jī)組的損耗會(huì)相對(duì)較大。

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

對(duì)于全滑壓運(yùn)行方式而言，即當(dāng)汽輪機(jī)滑壓運(yùn)行狀態(tài)下，調(diào)節(jié)汽門使其全開，再對(duì)負(fù)荷的大小進(jìn)行一定程度上的參考，并由此來對(duì)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(jī)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(yùn)用這一原理對(duì)汽輪機(jī)的功率進(jìn)行一定程度上的調(diào)節(jié)。

對(duì)于節(jié)流滑壓運(yùn)行汽輪機(jī)來說，其無需調(diào)節(jié)級(jí)，其中第一級(jí)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(yùn)行。如果負(fù)荷急劇升高，則需對(duì)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(shí)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(duì)負(fù)荷急劇變化的影響。從節(jié)流滑壓運(yùn)行方式應(yīng)用效果來看，也存在著較為明顯的缺點(diǎn)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(shí)踐中，采用復(fù)合滑壓這種運(yùn)行方式，汽輪機(jī)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(yùn)行。在這種運(yùn)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(duì)較低的負(fù)荷區(qū)域之內(nèi)，僅僅全關(guān)最后一個(gè)或者兩個(gè)調(diào)節(jié)汽門，當(dāng)負(fù)荷發(fā)生較為急劇的變化時(shí)，便可以及時(shí)對(duì)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(duì)經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生的影響

汽輪機(jī)在變負(fù)荷運(yùn)行過程中，所采用的運(yùn)行方式存在著一定的差異性，機(jī)組各級(jí)壓力、效率以及溫度等各個(gè)方面的因素都會(huì)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(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性自然也會(huì)受到一定程度上的影響。

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

對(duì)于滑壓運(yùn)行機(jī)組而言，主蒸汽溫度保持一個(gè)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(jì)值之間相差大約2%；如果容積流量不變，則會(huì)使各級(jí)噴嘴以及動(dòng)葉出口流速保持不變，內(nèi)效率也發(fā)生變化。對(duì)于噴嘴配汽定壓運(yùn)行機(jī)組來說，其在部分負(fù)荷下調(diào)節(jié)級(jí)速比偏離設(shè)計(jì)最佳值，采用該種方法其效率會(huì)受到一定的影響。

2.2 不同運(yùn)行方式對(duì)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(yùn)行機(jī)組的鍋爐平均吸熱溫度會(huì)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(huì)比定壓運(yùn)行機(jī)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(jì)初壓、再熱壓力、主蒸汽溫度等。

2.3 不同運(yùn)行方式對(duì)給水泵耗功的影響

一般情況下，在大功率的機(jī)組之中，給水泵耗功占主機(jī)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(jī)功率的比重也就越大。在滑壓運(yùn)行狀態(tài)之下時(shí)，給水泵在部分負(fù)荷下的耗功將會(huì)出現(xiàn)較大程度上的減少。初壓在超臨界壓力以上的機(jī)組，當(dāng)負(fù)荷由設(shè)計(jì)值下降時(shí)，不僅滑壓運(yùn)行始終比定壓運(yùn)行經(jīng)濟(jì)，而且負(fù)荷下降的越多，則滑壓運(yùn)行方式應(yīng)用越經(jīng)濟(jì)。

3 結(jié)語

該文主要針對(duì)汽輪機(jī)變負(fù)荷運(yùn)行時(shí)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式進(jìn)行研究與分析，首先分別介紹闡述了定壓運(yùn)行方式與滑壓運(yùn)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(yùn)行方式對(duì)機(jī)組相對(duì)內(nèi)效率的影響、不同運(yùn)行方式對(duì)循環(huán)熱效率的影響以及不同運(yùn)行方式對(duì)給水泵耗功的影響三個(gè)方面具體分析了不同調(diào)節(jié)方式對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響。

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