300MW火电厂汽轮机组变负荷调峰运行的思考

300MW火电厂汽轮机组变负荷调峰运行的思考

韩森森

（河北省秦皇岛市秦皇岛发电有限责任公司）

摘要：近年来，我国社会经济发展迅速，整个过程中多个行业的产业结构开始整顿，间接的在用电方面的需求开始产生了较为明显的转变，用电的比例开始不断增大，因此电厂运行的经济性问题成为当下亟待解决的问题。我国具有相当一部分的火电厂，为了能够真正促使火电厂的运行满足经济性的要求，就必须采取相应的内部机组调峰方式进行优化调整。本文主要针对300MW火电厂中汽轮机组变负荷调峰运行状况进行思考，结合实际的状况，提出在电厂机组负荷产生问题时，通过对负荷变化实际及趋势来找出火电厂汽轮机组调峰运行的优化方式，期望能够以此来实现火电厂汽轮机组蝙蝠和调峰的经济性目的。

关键词：300MW火电厂；汽轮机组；负荷调峰运行

引言

以往我国大多数电力企业对于电网负荷调峰问题并没有起到应有的重视，导致我国的电力规划工作的开展只能按照其最高负荷增长的需求来增设装机，同时为了能够符合调峰的要求，只好将调峰电源的成本加以提升[1]。这种情况直接导致相应的发电设备利用率开始直线下降，并且因为还本付息的缘故导致其电价开始直线上涨。虽然整个过程促使装机水平得以有效提升，但是电网方面所存在的调峰依然不容乐观，经常由此产生突然引发的负荷高峰以及由于预测相距偏大所采取的电网拉闸限电行为。所以必须要深入研究火电厂汽轮机组的调峰问题，不断的发掘出该型号机组的调峰能力，这项工作的开展对于汽轮机组调峰运行的优化而言，意义重大。

1.我国火电厂机组主要调峰运行方式分析

1.1两班制运行方式分析

这种运行的方式主要是指内部机组结合电网逐渐变化负荷曲线情况，来进行分配的一种轮班规律。通常在白天正常运行，而在夜间由于电网负荷处于低谷而不得不停机6至8小时，直到次日清晨启动，并促使机组重新并网。这种运行方式的优势主要在于机组的可调出力比较大，能够有效的达到100%机组最大负荷，具有非常明显的电网负荷调节效果。但是，实际的操作过程比较复杂，而且主、辅机的启停也非常频繁，通常会对设备的寿命造成极为明显的影响。并且在启动极热态时，对于参数设置的要求也变得非常严格，导致相关操作人员控制难度增大，不安全因素大幅度提升[2]。

1.2低负荷运行方式分析

这种运行的方式主要是采取对机组运行负荷加以改变的方式，以此来促使其真正符合系统调峰所需的运行方式。这种调峰方式相对来说比较传统，主要是为了能够增加可调出力，从而促使机组能够保持在最低符合的条件下正常运行。不过，其影响调峰最低符合的主要安全因素还是锅炉本身的最低稳燃负荷所致。

1.3少气无功运行方式分析

此种方式具体是在夜晚电网负荷处于低谷阶段，直接将机组内的负荷调至零，但其中不和电网解列，以此来充分的吸收少量的电网功率，最终促使机组能够始终处在额定转速旋转热备所采用的无功状态当中。此种调峰方式采用具体源于前苏联方面的研究，在我国北方地区也经过了一系列的试验，因此对其所作出的研究仍然处于探索阶段。不过，这种方式和两班制的调峰幅度大致相同，但是在能耗方面要普遍偏高，因此真正采用的相对较少。

2.火电厂汽轮机调峰运行思考

汽轮机调峰通常都是采用滑压调节的方式，以此来促使其主蒸汽压力、再热蒸汽压力以及流量等逐渐的降低，保障其主蒸汽温度和再热蒸汽温度能够维持基本的不变状态，其各个级别的温度、抽汽压力、抽气量以及经加热器的给水量等都将由此产生变化。但是和汽机总进汽则属同向增减，不过却不属于正比的状态。同时，在回热系统当中的辅助设备所允许的状况也将直接对主机的运行参数造成影响，因此必须针对主辅机的运行变动情况开展综合性的分析。

2.1汽轮机组变工况的特性

汽轮机变工况热力计算总共分为简单和详细两组计算类型，其中详细的计算方式主要是采取速度三角形、模拟级、顺序计算以及逐级计算等多种计算的方式，而简单的变工况计算方式其通用性非常明显。一般在机组变工况真正运行时，整机通留的相关部分都可直接将其划分为调节剂、中间级以及末级等几个部分组成。不过，在滑压运行的过程中，通常调节阀门全开组并不会随着负荷自身的变化而由此产生改变，一般相应调节级都可将其当成具体包含在中间级的组内。当凝汽式机组产生变工况时，可直接结合以下公式将主蒸汽流量和初压之间的关系表现出来：

在上式中，Po1是指工况变动时的初压，Po指工况设计时的初压，Do则是工况设计时的主蒸汽流量，To1则为工况变动时的初温，To则是工况设计时的初温。通常工况设计过程中的主蒸汽压力和初压都是一种定值，其滑压的运行初温基本上不会产生相应的变化，因此真正获得的主蒸汽流量都是以初压的线性函数来表示。由此，可直接根据凝汽式机组的变工况特性以及中间级组来保障其运行的效率。其中，中间级组的功率则如下式所示：

在上式中，Do1指变工况时主蒸汽的流量，ΔHtl指变工况时中间级组的理想焓降，utl则是指工况变动时其中间级组的主要效率[3]。因此可直接看出在滑压运行时，中间级组以及其中的调节级组的功率发展，主要是以蒸汽初压的函数表示，本身和其他参数的关系并不大。因此其末级的功率具体取决蒸汽初压函数、循环水进口温度函数，也即是指真空湿气损失及末级余速损失的变化等等，而相应的末级的功率主要是循环水入口函数及蒸汽初压函数这两种。

当前所掌握的机组负荷及排气压力Pe，给定排气焓的初值h，采用调用级的变工况计算模块来进行，并且可由此从末级的计算到中压缸的最前级，即可直接判断出该项级别中的温度是否等同于再热蒸汽温度tcr，可直接以调节排气焓hc的方式，来促使精度的要求真正达到，且能够以此来计算出热蒸汽压力值Pzr。然后可由热蒸汽压力Pzr和热蒸汽压损系数来计算出高压缸内部的排气压力值。

同样的原理，可直接假定高压缸内的排气出焓为hh，采用调用级的变工况进行模块的计算，直接从高压缸末级计算至主蒸汽压力的温度值，直至计算结果的精度能够满足的要求。经过此种方式计算整机变工况的热力，可直接延伸计算出机组滑压运行中，不同负荷之下的主蒸汽压力以及各个级别的抽气口压力的温度值。

2.2凝汽器的运行特性分析

凝汽器本身属于循环水系统发电的重要辅助设备之一。通常情况下，都为认为可通过真空的提升来增幅蒸汽做功的理想焓降，从而以此来降低过多的热量被循环水带走的概率，最终有效的提升汽轮机本身的热效率，但是，这种行为也直接增加了循环水泵的功能消耗。凝汽器本身的特性计算公式如下所示：

在以上公式中，tw1指循环水入口温度，Δt指循环水温度升，δt指传热端差；Gw指循环水的流量，Dc指在凝汽器内的排气流量，K指平均的传热系数，Fc指凝汽器传热的面积大小，而tc则是指饱和压力，也被称为凝汽器真空。

结语

综上所述，社会的发展，促使电网容量需求剧增，导致电网内的符合峰谷差也开始不断拉大。如果只是单纯的采用小机组调峰则很难真正满足相应的需求，因此就必须要采用200MW以上的机组来进行调峰操作。一旦机组在参与调峰之后，因为启停操作所致符合大幅变动，则难以避免的出现剧烈的温度变化以及热交变应力，最终将直接缩短设备的使用寿命。

参考文献

[1]万杰,许天宁,李泽,张志强,刘金福.热电联产机组抽汽供热期的汽轮机滑压运行优化方法[J].节能技术,2015,01:33-37+42.

[2]张希富,王运民,师保平,夏成锐.电厂汽轮机组变负荷运行安全经济性分析[J].汽轮机技术,2014,06:464-466+408.

[3]徐彤,周云,王新雷.300MW级热电联产机组调峰能力研究[J].中国电力,2014,09:35-41