300MW機組滑壓運行淺析

楊蘇東

摘要：隨著電力改革的不斷深入，電力負荷峰谷差的日益增大，致使原來帶基本負荷運行的機組不得不參與調峰甚至深度調峰，這就使得其低負荷運行時間增加。汽輪機長期處于低負荷運行狀態，影響了機組的經濟性。故研究汽輪機在變負荷時滑壓運行對機組的節能降耗就具有十分重要的意義。本文分析了滑壓運行對300MW機組運行的各種影響，為300WM機組的滑壓運行提供了些許參考。

關鍵詞：低負荷;滑壓運行;節能

引言

某發電有限公司四臺300MW機組為單軸、雙缸、高中壓合缸、亞臨界、中間一次再熱、雙排汽式、凝汽式汽輪機組，其調峰范圍在100%—40%之間。下圖是利用熱力試驗計算得出的機組最佳滑壓運行曲線。四臺機組在調峰運行的時候，采用滑壓運行方式更能提高機組的效率。

1 滑壓運行的概念

300MW機組的運行方式主要有滑壓運行和定壓運行兩種。

定壓運行是指新蒸汽壓力和溫度保持不變，通過改變調節閥門開度控制機組負荷。

滑壓運行也稱變壓運行，理論上的滑壓運行是指所有調節閥門全開，在任何負荷下都是通過調節主汽壓力來調節負荷。實際應用的滑壓運行有三種方式，一是將所有調節閥門全開方式，一般應用在滑參數啟停機低負荷階段;二是采取調節閥門不開足，保持一定開度進行滑壓運行，這樣會帶來節流損失，應用情況較少;三是采用不是所有調節閥門全開，而是一部分調節閥門全開，一部分全關，這樣在部分負荷時滿足進汽量要求，也可以維持一定的主汽壓力。

2 滑壓運行的意義

機組的滑壓運行方式對提高機組運行的經濟性、安全性有著十分重要的意義。

滑壓運行時，主蒸汽的流量和壓力與機組負荷基本上成正比變化，而主蒸汽溫度不隨負荷變化。此時，隨著機組負荷的降低，主蒸汽流量減少，而蒸汽比容增大，所以機組內蒸汽的體積流量基本不變，由于汽輪機調門開度及第一級通汽面積保持一定，大大減少了節流損失。同時，汽輪機各級速比、壓力、焓降以及溫度變化很小，從而使各級及整機的內效率基本不變，即在不同負荷時，汽輪機均可處在內效率偏離設計條件很小的范圍內運行。

3 滑壓運行對機組運行的影響

3.1對鍋爐運行的影響

滑壓運行時，外界負荷變化首先要調整燃燒和給水，改變鍋爐的汽壓和蒸汽流量，而汽包鍋爐的蓄熱量多，熱慣性大，這就限制了汽壓的變化速度，限制了鍋爐適應外界負荷變化的速率。

滑壓運行中，汽包壓力的改變，使汽包的飽和溫度發生改變，與之接觸的金屬壁溫隨著壓力的變化而變化，金屬中產生的交變應力對汽包和蒸發受熱面是不利的。負荷變化的幅度越大，速度越快，產生的熱應力也就越大，給鍋爐的安全運行帶來了隱患。

3.2對汽輪機運行的影響

3.2.1提高了調節級相對內效率及高壓缸相對內效率

滑壓運行的調節級相對內效率始終保持在比較高的水平，且變化幅度很小。滑壓運行時，主蒸汽溫度保持不變，同時由于新蒸汽壓力降低，故容積流量基本保持不變，容積流量保持不變就使調節級噴嘴、動葉出口的流速不變，調節級的比焓降保持不變，速比也保持不變，所以調節級的相對內耗率基本保持不變，與之相反，定壓運行調節級的相對內效率隨負荷的下降而急劇下降。

高壓缸相對內效率的變化趨勢和調節級相對內效率變化趨勢保持一致。這是因為調節級本身就是高壓缸的一部分，調節級焓降在整個高壓缸焓降中占有很大的比例。高壓缸除了調節級以外還有壓力級，而壓力級變化的劇烈程度要小于調節級，因此導致高壓缸效率的變化同調節級效率的變化幅度并不完全一樣。

3.2.2 變負荷速率較大，提高機組參與電網一次調頻的能力

相對于定壓運行，滑壓運行調節級級后溫度不是隨著機組負荷的降低而降低，二是隨著負荷的降低而略有增加，而且溫度變化的幅度很小，轉子熱應力較小，因此變負荷速率可以較大，大大地提高了機組參與電網一次調頻的能力。

3.2.3 降低給水泵耗功

給水泵耗功對汽輪機運行經濟性有很大影響。滑壓運行時，由于蒸汽初壓隨著主蒸汽流量的降低而降低，給水泵出口所需的壓力也就大大降低，同時由于使用了變轉速給水泵，使得汽輪機給水泵可以通過改變轉速來調節功率，因此可以節約更多的功率。

3.2.4對汽輪機軸系壽命的影響

滑壓運行時，機組內部工質壓力與定壓運行時相比有顯著不同，滑壓運行時機組的高壓部件均在較低的機械應力下工作，因而可延長機組的使用壽命。同時，由于汽輪機高、中、低壓缸各級的汽溫穩定，因此也可以進一步提高汽輪機的安全可靠性。

3.2.5 對加熱器的安全性的影響

同一負荷下，滑壓運行抽汽體積流量增大，抽汽壓損加大，汽側溫度較高，使加熱器金屬的高溫蠕變速度增大，對高壓加熱器的安全性產生不利影響。同時，低負荷時加熱器疏水壓差很小，容易發生疏水不暢和汽蝕，因此要備有正確的檢測手段和相應的保護。

3.3對過熱汽溫、再熱汽溫的影響

在滑壓升負荷初期，投入爐膛燃料的放熱一方面用于工質的升溫升壓，另一方面還用于增加金屬的蓄熱。由于低壓下蒸發潛熱較大和鍋爐具有較大的蓄熱能力，所以開始升溫時，實際投入爐膛的燃料量要超過同一負荷下不考慮金屬蓄熱的設計記算燃料量，從而造成爐膛出口煙溫和煙氣量急劇增加。由于過熱器吸熱的增加比通過它的工質流量的增加要快，熱負荷的增加和工質冷卻能力的不匹配使得管壁溫度升高。同樣，在滑壓降負荷過程中，由于金屬蓄熱的釋放和爐膛熱負荷的降低滯后于蒸汽流量的減少，也引起管壁溫度的升高。機組負荷加至一定階段后該現象逐步消失，這是因為，隨著負荷的增加，運行壓力逐漸提高，此時用于增加金屬蓄熱的熱量減少，蒸發吸熱的份額也減少，實際投入的燃料量與設計計算燃料量逐漸接近，過熱器的吸熱和工質的冷卻能力趨于新的平衡。

滑壓運行時，高壓缸排汽溫度幾乎不隨機組功率而改變，不像定壓運行那樣，隨負荷的降低而減少，這樣就能使再熱汽溫在更大的負荷變化范圍內維持其額定值不變，從而提高了鍋爐適應低負荷運行的能力，也進一步提高了機組在低負荷情況下的經濟性。

4 結論及建議

相對于定壓運行，滑壓運行雖然降低了朗肯循環的效率，但同時也降低了調節汽門的節流損失，提高了高壓缸的內效率，降低了給水泵的耗功，提高了機組參與電網一次調頻的能力。滑壓運行方式體現了一定的經濟性，尤其在機組低負荷變化階段。我們要根據機組運行的實際情況，運用好滑壓運行方式，保障機組高效安全經濟運行。

參考文獻：

[1]趙金峰.300MW汽輪機滑壓運行熱經濟性評價方法研究[D].東北電力大學.2006年.

[2]趙金峰，張榮欣，李勇.300MW機組運行方式分析[J].東北電力大學學報（自然科學版），2008，02：68-71.