淺析火電廠大機組調峰運行方式

符旭

摘 要：在電網容量不斷擴大的背景下，越來越多的高參數大容量機組也已經加入了進來，而這樣峰谷差的矛盾也就更加的突出了。現階段，火電仍是我國各大電網的最重要組成結構，那么大容量的火電機組參與調峰運行就也是非常重要和必要的。發電機組的調峰方式都很多因素都是密切相關的，如系統改造的成本、電網的負荷特性、調峰的幅度、機組的性能以及操作的實際工作量等，現階段，最常采用的就是低負荷運行、兩班制啟停運行以及少汽無功和低速旋轉熱備用這三種運行方式。文章便從安全性和經濟性的角度出發，深入的對比和分析了這三種火電大機組調峰運行方式，并臨界時間這一概念為基礎，對不同環境下應采用的調峰運行方式提出了科學的建議。

關鍵詞：火電大機組；調峰運行方式；臨界時間

1 低負荷運行方式

當帶有基本負荷的火電機組參與到電網調峰的進程中時，汽輪機的低負荷運行是其最主要的運行方式，而鍋爐燃燒過程中是否是足夠穩定的對其最低的負荷是有著直接的影響的，火電機組技術上所允許的最低負荷值則直接決定了調峰的幅度。在實際運行的過程中，主要可以采用三種運行的方式，分別為定壓運行、變壓運行以及混合變壓運行，而混合變壓運行就是一種將定壓運行和變壓運行結合起來的運行方式，在某一個負荷段，機組是采用定壓運行的方式的，而在其余的負荷段，機組則是采用變壓運行的方式的。

在分析定壓運行和變壓運行這兩種方式的安全性時，如果采用了變壓運行這一方式，因為其蒸氣溫度不會產生太大的變化，那么汽輪機轉子、鍋爐汽包、氣缸以及下降管管座等位置處也都不會產生太大的熱應力，因此，采用變壓運行這一方式時，機組運行的安全穩定性更好。

2 兩班制啟停運行方式

所謂的兩班制啟停的運行方式就是指火電機組在承擔調峰任務的過程中，其白天是正常工作的，而在夜間則是停止運行的，到了第二天清晨再重新啟動并網。兩班制啟停運行方式雖然有著更大的調峰范圍，但其運行操作也是更為復雜的，同時由于運行過程中要不斷的對設備進行啟停操作，那么機組的金屬部門就會經常遇到劇烈的溫度變化，產生很大的交變熱應力，那么這些部件的低周疲勞損耗就會不斷加大，從而降低機組的使用壽命。所以，如果火電機組是帶尖峰負荷或是帶中間負荷的，機組的生產廠家對其壽命的損耗率、啟停的方式以及啟停的次數都是有著明確的規定的。

如果火電廠大機組采用惡劣兩班制啟停運行這種調峰的方式，那么就會大大的增加機組熱狀態下的啟動和停機的次數，運行工作人員的操作復雜程度以及勞動強度也都大大的提高了，那么也會提高機組發生故障和事故的概率，因此，我們就必須不斷的提升火電機組設備的自動化水平。另外，這種方式還提高了設備出現腐蝕問題的概率，原來沉積在汽輪機和鍋爐內部的腐蝕性物質就會被重新攪起來，大大的加劇了設備的腐蝕程度。而為了更好的適應這種運行方式，相關人員就必須準確的估算出設備啟停過程中的熱量損失，對機組設備進行有針對性的技術改造。

3 少汽無功和低速旋轉熱備用運行方式

少汽無功調峰運行的方式就是指在停爐不停機的狀態下，發電機是以電動的方式運行的，電網與機組并不會解列，而是處于熱備用狀態的。對于因為鼓風摩擦而產生的熱量，來自于母管的少量蒸汽或是相鄰機組的抽汽就可以將其全部帶走。少汽無功的運行方式不再有并網和沖轉的過程中，而是多了蒸汽運行的階段，設備的運行狀況、選擇的供汽方式、機組的容量以及啟停設備時的操作方式對燃料的實際消耗量都是有著直接的影響的。而與兩班制的運行方式相比，由于少汽無功這種運行方式的冷卻汽輪機葉片蒸汽的熱量損失更大，因此，其經濟性也就是更差一些的。

與少汽無功的運行方式相比，低速旋轉熱備用的運行方式是一種將汽輪機負荷降低到零的方式，在此過程中發電機會發生解列，汽輪機無論以怎樣的轉速運行，其都是要低于轉子第一階臨界轉速的，并且其是處于熱備用狀態的。一些發達國家對低速旋轉熱備用這一運行方式進行了更加詳細的研究，實踐也證明了與兩班制啟停運行方式相比，低速旋轉熱備用這一運行方式的經濟性更好，但是采用這種方式時，必須有專人在現場實時的監控機組的運行狀況，避免其速度超過臨界轉速，因此，這一運行方式的應用也是有一定的局限性的。

4 不同調峰運行方式的比較

我們主要從以下五個參數對不同的調峰運行方式進行對比和分析：（1）調峰的幅度。從實際的運行效果來看，采用低負荷的調峰運行方式時，其調峰的幅度是要低于50%的，而采用兩班制啟停、少汽無功以及低速旋轉熱備用這三種調峰運行方式時，調峰的幅度是可以達到100%的；（2）安全性。在負荷不斷發生變化的過程中，采用低負荷的調峰運行方式時，其安全性是最好的，而采用兩班制啟停的運行方式時，由于其操作是最為復雜的，并且涉及的安全問題也最多的，因此，這種方式是最常發生設備運行事故的，其安全性是最差的；（3）操作量。在實際運行的過程中，我們發現操作量最多的運行方式應是兩班制啟停的運行方式，而操作量最好的則是低負荷的運行方式，少汽無功運行方式的操作量是介于這兩種運行方式之間的；（4）機動性。機動性最好的調峰運行方式同樣也是低負荷的運行方式，而少汽無功的運行方式由于不再有并網、沖轉、升速以及抽真空等復雜的操作，并且其啟動的時間也很短，因此，少汽無功的機動性是僅次于低負荷的運行方式。而兩班制啟停運行方式需要花費大量的啟動時間，那么其機動性就是最差的；（5）經濟性。采用低負荷運行這種調峰方式時，機組的效率是在不斷降低的，那么其運行的時間越長，所產生的經濟損失也就越大。而兩班制啟停和少汽無功這兩種調峰方式在機組的啟停過程中，也會產生一定的經濟損失，可見，從經濟性上來評價不同調峰的運行方式時，低谷負荷的持續時間對其是有著直接的影響的。對于單臺的機組來說，我們應引入臨界時間這一概念，那么這三種方式臨界時間的計算公式就應為：Ter=Bs/N（bl-bn），在公式中，Ter就是臨界時間，Bs為機組的調峰啟停損失，bl為低負荷的耗煤率，bn為額定負荷下的耗煤率，而如果T為機組低谷負荷的持續時間，如果Ter是小于T的，那么就應讓機組停止運行，所以，如果采用的是兩班制啟停的調峰運行方式，其與低負荷運行的方式相比，前者所消耗的燃料量就是是更多的。

5 結束語

通過以上的論述，我們對火電廠大機組不同調峰運行的方式進行了對比和分析，并得出了以下結論：（1）如果參與到調峰運行工作中的是帶基本負荷的機組，那么應有專人實時監控其運行狀態，同時應科學的處理操作改進、設備改造的費用與調峰收益之間的關系；（2）如果電網低谷負荷的持續時間不長，那么建議采用低負荷調峰的運行方式，而如果時間較長，則應采用兩班制啟停調峰的運行方式；（3）如果負荷過低，不建議采用變壓運行，如果在額定負荷附近，定壓運行的操作簡單，并且經濟性更好，混合變壓運行更加適用于大機組低負荷的調峰運行。應以機組調峰的性能測試來確定變負荷的速率，通常情況下，每分鐘是應小于3%的額定負荷的；（4）在為火電廠大機組選擇調峰運行方式時，應綜合的考慮機組的經濟性、安全性、電網負荷的特性、人員操作設備的水平和管理水平等因素。

參考文獻

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