机组滑压运行分析

【摘 要】随着电网容量的增大，民用电比例越来越大，造成电网峰谷差越来越大，这样就要求一些机组参加调峰。到更低负荷运行时，是机组偏离经济工况，参数偏离设计值，造成机组的能耗很大，效率非常低。因此要满足电网调峰不断变化，随着电网任意调整变工况运行，且能达到节能的目的，力求机组在经济工况下运行，这就要求机组有必要采用滑压运行方式；本文着重对机组的滑压运行的经济性、安全性等方面进行一定的分析，在实际中应根据机组的不同特点决定采用不同的运行方式。

【关键词】滑压；工况；经济；定压

1 滑压运行的概念

机组在运行中既可按定压方式运行，也可按滑压方式运行。定压运行方式是使汽轮机的新蒸汽压力基本不变，由改变汽轮机调节门的开度来调节汽轮机的进汽量，已达到增减负荷的目的。滑压运行是保持调门开度不变，一般是基本全开，用改变新蒸汽压力来调节蒸汽流量，以调节汽轮机出力。

2 采用滑压运行的目的

汽轮机在定压运行时采用喷嘴调节，喷嘴一般只有四组，所以基本上仍然采用截流调节方式运行，就是在顺序调节也存在截流问题，所以截流损失较大。在滑压运行时，主蒸汽的流量和压力与机组功率基本上成正比变化，而主蒸汽温度不随功率变化。此时，随负荷的降低，主蒸汽流量减少，而蒸汽比容增大，所以机组内蒸汽的体积流量基本不变，同时由于汽轮机调门开度，及第一级通汽面积保持一定，大大减少了截流损失。另外这时汽轮机各级速比、压力、焓降以及温度变化很小，从而使各级及整机的内效率基本不变，即在不同负荷时，汽轮机均可处在内效率偏离设计条件很小的范围内运行。

汽轮机在定压运行时，第一级后的压力和温度与蒸汽流量成正比变化，当蒸汽流量改变时，汽轮机各个部件承受的热应力和热变形都较大，而滑压运行时，由于主蒸汽温度基本不变，从而大大改善了汽轮机变工况下机组部件的热应力和热变形，这样允许增大汽轮机的负荷变化率，这也是采用滑压运行的目的。

3 滑压运行的经济性分析

3.1 低负荷滑压运行热效率的有利因素，首先是汽轮机的内效率升高。从蒸汽的特性上讲，压力较高的蒸汽动力粘度增加，在喷嘴组的流量分配上，低负荷时主汽压力高会造成第一、第二喷嘴阻流量过大或超出力运行，使蒸汽摩擦损失和部分进汽损失进一步加大，调节级效率下降很大，产生延时影响到机组的安全，此时调门还会节流，在调门后实际压力汽温都会降低（与滑压相比），受到节流的高压蒸汽做功能力下降，所以负荷低主汽压力高，高压缸通流效率降低，而且增加高压门杆漏气损失。当汽压降低，主汽比容增大，高压缸通流间隙的漏气损失相对减少，高压效率升高，膨胀度增大，蒸汽损失减少，低压缸效率升高，因此在汽温不变而压力下降的条件下，低负荷滑压运行相对效率高于定压运行。

3.2 低负荷滑压运行热效率另一有利因素是更容易保持锅炉过热蒸汽及再热蒸汽温度不降低。定压运行时,负荷降低汽温下降,再热汽温下降更为迅速,同时高压缸排汽温度升高,使再热蒸汽需要的相对吸热量大大减少。与定压运行比较,滑压运行锅炉过热器入口温度随压力下降而下降(饱和温度下降)加大了传热温差,有利于增大传热量,而主汽过热焓减少,所以有利于保持汽温,提高主汽的做功能力,缺点是排烟温度有一定的上升。

3.3 低负荷滑压运行时锅炉汽包压力降低，相应的在保证锅炉给水正常情况下，给水泵出口压力也随着降低。由于电动给水泵的耗电约占厂用电的30%，给水泵功耗大小又是评判机组运行方式的重要指标，随着给水泵出口压力的降低，电动给水泵功耗越少，因此利用电动给水泵的机组，在低负荷滑压运行时，对热经济性的提高非常大。

3.4 滑压运行在热效率方面也有明显的缺陷，就是热力系统循环热效率降低，当工质初压降低，初温不变，虽然蒸汽初焓上升，但排汽焓上升更多，因而可用焓降减少。

3.5 滑压运行时，低负荷条件下的主汽压力降低很多，会使机组的循环效率降低，对于亚临界机组，综合得益和损失大约在30-40%负荷以上时，采用滑压运行时是经济的（指采用喷嘴调节的机组）。滑压运行负荷增加时，锅炉的蓄热不但不能利用，而且还要为汽压升高额外增加蓄热量，因此延长了锅炉适应负荷的变化时间。

3.6 由于滑压运行时，汽包压力随负荷变化，饱和蒸汽的温度也随之改变，使与之接触的厚壁部件将受到较大的热应力，尤其对汽包来说更为严重。这样就限制了锅炉的负荷变化率。采用强制循环的锅炉，蒸发区的工质储量比容量和参数相同的自然循环锅炉小的多，所以其蒸发区的热惯性及负荷变化率的影响显著地减少了。

3.7 采用滑压运行时，负荷越低，蒸汽的压力也越低，而蒸发热越大，过热热越小。所以，要求过热器在低负荷时吸收较小份额的烟气放热量，也就是说，对流传热特性在这种情况下将有利于维持过热汽温，但在实际运行中，低负荷时，炉膛过剩空气系数的变化将会使炉内工况发生很大变化，烟气在各区的放热量也将重新分配。所以，滑压运行必须满足安全、经济的要求。

从上述来看，滑压运行的热效率获益是以上诸因素的综合，另有其供电煤耗率低于定压运行时，机组采用滑压运行的经济性才能得以提高，反之应当采用定压运行，针对不同的机组，通过热力试验进行比较计算，确定是否采用滑压运行以及滑压运行的负荷区。

4 滑压运行对机组的安全性影响

4.1 滑压运行对高压缸热应力的影响

滑压运行，使调节级后的温度在负荷变动时波动不大，从而可以减少金属温度变化引起的热应力。在停机不久后要启动的情况下，滑压运行和定压运行相结合，可使蒸汽温度较好地与汽轮机金属温度相适应。

同时在负荷周期性变动，滑压运行可以降低限制金属温度的变化，减少汽轮机转子热应力，并提高部分负荷时的热应力。

4.2 滑压运行对部件蠕变和疲劳寿命的影响

滑压运行对蠕变寿命的影响与定压运行大致相等，或者说对减少蒸汽管道的蠕变寿命损耗比较有力。

滑压运行对于减少疲劳寿命具有不可争议的优势，这一特点除了能保持汽轮机较高内效率外，锅炉的过热器管及再热器管也能减少低流量时蒸汽分配不均，对解决低负荷时少数管圈超温而整体汽温下降的问题十分有利，从而延长这些管圈的蠕变寿命及防止过热爆管。

4.3 对汽包热应力的影响

在滑压运行中，锅炉的蒸发受热面及饱和蒸汽系统的工作水温发生变化，如果这些部分膨胀收缩受阻，将引起热应力。此外，由于蒸汽的放热系统远小于水，饱和温度变化对锅炉汽包的上（汽侧）下（水侧）温差也将引起变化，如滑压速度过快，对汽包可能产生较大的热应力。

5 滑压运行应注意的问题。

5.1 滑压运行最低负荷的选取，主要由锅炉燃烧稳定性来决定。

5.2 汽包的热应力和热工自动系统的性能是影响变负荷速度的主要因素，运行人员应按滑负荷曲线进行。

5.3 纯滑压运行（指全部调速汽门全开状态），使蒸汽压力下降的特别低，蒸汽做功的有效焓降减少很多，做功能力下降，汽化潜热增加很多，锅炉蒸发量相对减少太多，这样会使过热汽温、再热汽温大幅上升，甚至严重超温，而且排烟温度也较大升高，造成机组循环效率下降，并使对流受热面运行的安全受到威胁。

6 结论及建议

综合分析，滑压运行有经济性可挖 ，但要根据不同的机组特点，通过热力试验来确定是否采用滑压运行及采用滑压运行的方式，但必须要满足安全、经济要求。