基于火电厂汽轮机组的不同运行模式研究

摘 要 国民经济的飞速发展离不开充足的电力供应，当前火电仍然是电力结构中最重要的组成部分，由于电网全局符合的峰值和谷值之间的差值日益增大，电网负荷经常出现大幅度的波动，使得火电厂的汽轮机组长时间保持低负荷的工作状态，将大大降低汽轮机组的整体经济效益。文章充分考虑了火电厂中汽轮机组的经济性运行的主要影响因素，结合不同运行工况下的性能要求，提出了不同运行模式相结合的生产方式，为进一步提高汽轮机组的经济效益提供了新的解决思路。

关键词 火电厂；汽轮机组；经济性运行模式

中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）22-0132-01

国民经济的飞速发展需要以电力为代表的能源行业提供更多的战略保障，在当前我国的电力供应结构中，主要有火电、水电、风电、核电以及其他的新型供电方式，虽然以核电和水电为代表的清洁电能逐渐成为了未来供电的首选模式，但是火电仍然是当前最为重要的供电手段，在我国为数众多的火电厂中，汽轮机组承担着能量转化的重要职责，是火电厂中最为重要的供电设备，它们的运行状态将直接影响火电厂的整体供电、发电效果。目前来看，民用电和工业用电常常会出现短时间的峰值和长时间的低负荷运行的现象，为了保障电力供应的稳定，汽轮机组一直是长时间的处于低负荷的运行状况，这就使得汽轮机组的整体工作效率大大降低，火电厂的经济效益也会因此而大打折扣，因此，结合火电厂的供电技术指标和实时的用电情况，制定合理的供电方案，也就是合理的汽轮机组的运行方案，是提高火电厂经济性的关键，从目前的统计分析数据中可以看到，对于汽轮机组在低负荷状态运行情况下的热经济效益影响较大的因素有：机组运行环境参数、设备运行实际状态、运行主要模式和机组管理人员的专业素质等，其中具备较大调整空间的是运行模式，这也是本文集中探讨的问题所在。

1 典型的汽轮机组运行模式

工业生产中火电厂的汽轮机组主要有两种运行模式，包括定压运行和滑压运行，前者的突出特点是当前工作状态下的蒸汽温度保持恒定，主要通过阀门开度的调整来调整汽轮机组的工作负载；后者则全部打开蒸汽调节阀门，控制部分负载，使其具有最小损失，即通过调节主气压来调节负荷。滑压运行的实际操作手段众说纷纭，关注的焦点都是在调节阀的开度对于运行效率的影响程度上。

2 当前汽轮机组运行模式存在的问题

定量分析往往更具有说服力，但是当前的研究主要还是在定性方面。由于不同工况下汽轮机组的适用工作负荷范围、不同运行模式的能耗数值大小、汽轮机组的初压等等都还需要实验和现场测试才能确定，因此，很难定量的分析实际的经济性指标。通常来说，滑压运行往往更具优势，一方面定压运行适合于机组初压偏小的情况，再者，滑压运行更能节省泵功，也能够使得汽轮机组的内效力维持在一个较高的水平，但是这在不同的汽轮机组和不同负荷水平下其具体的定量分析差异巨大，因此，定量分析不同负荷情况的运行模式的经济性将是开展研究的关键点所在也是当前面临的主要问题。

3 不同的运行模式对经济性的影响

通过定量的分析定压运行和滑压运行的运行特点以及它们对于经济性的影响，能为汽轮机组的实际运行方案的选择提供较好的参考。

3.1 调节阀门压损的变化概况

在实际的分析中可以发现，阻力损失反比于全开阀门的数量，通过解释求解公式，可以直接获得两种汽轮机组运行模式下调节阀门的实际压损，通过解析公式代换可以求的主蒸汽流量和阀门压损的函数关系，经验公式中可以看出，运行过程中的平均压损受定压运行的影响更大，尤其当机组处于局部负载时，调节阀门的实际开度会增大，使得相应的节流损失增大，进而影响到阀门的平均压损。

3.2 机组相对内效率的影响概述

汽轮机组的差异性主要体现在设计初温、初压、再热温度、再热压力和流量等影响因素上，采用单变量分析法，控制其他影响因素不变，运行负荷为一个变化的数值，假定再热后的蒸汽温度近似于既定温度，机组之间的再热压损也相当，则机组之间的中低压缸的热力过程线相似，热经济性的主要差异体现在高压缸上，部分负荷时，喷嘴配汽定压运行机组调节级效率下降较多，实际数值的差异主要受制于工作负载的实际值、实际运行工况时的喷嘴个数、级数调节的相关技术变量、高压汽缸的抽气率等。

3.3 循环热效率的影响概述

处于滑压运行的汽轮机组，当其受到局部运行负载时，吸热压力的变化将直接体现在锅炉的平均吸热温度的变化上，两者呈现近似线性的变化关系，一旦冷源保持恒定的平均放热温度，其实际循环效率往往低于定压运行模式，两者之间的效率差值主要受制于汽轮机组内设计初压、放热平均压力以及运行模式转变导致的蒸汽温度的变化。当汽轮机组切换到定压运行时，蒸汽参数保持恒定，负载变化对于循环效率的影响极小，其主要作用体现在调速气门的开度变化上，最终会导致节流损失的急剧上升，当运行工况频繁切换时，各级速比的偏离度较大，这尤其体现在对高压缸内效率的影响上，从而也将这种影响体现在汽轮机组运行经济性的损失上。

3.4 给水泵耗功的影响概述

汽轮机组处于滑压运行模式时，部分负荷作用下会使得锅炉的给水压力急剧下降，此时，变速给水泵可大大降低给水泵的功耗。处于高压状态下的机组功耗一般不到总功耗的2%，亚临界和超临界机组可占到主机发电功率的8%-10%，因此，给水泵的功耗是一个不容忽视的部分。一般来说给水泵的型号对于汽轮机组处于滑压运行时的影响最为明显，因为一旦负荷变化，滑压调节下的气压变化幅度较大，这些流程都是通过给水泵的操作来实现的，定速泵主要是通过调节阀的节流效果来实现调压，一旦水压过大、水量过大则会对调节阀造成较强的冲蚀，时间一长，调节阀的精度就会严重受损，因此，一般较多的会采用变速泵。

4 总结

汽轮机组是火电厂发电供电流程中的重要组成部分，其运行状态的好坏将直接影响这个电厂的经济效益，本文以火电厂汽轮机组的主要运行模式为分析的技术路线，着重阐述了定压运行和滑压运行这两种常见的运行模式下火电厂汽轮机组经济性的变化情况，为进一步改进汽轮机组的工作效率、提高火电厂汽轮机组的经济性提供了新的解决方案。

参考文献

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