汽轮机变负荷运行时经济运行方式的研究

赵京吉

摘 要：社会经济的快速发展和科技水平的提升，在很大程度上推进了国内电力行业的快速发展。与此同时，国家能源政策以及电力产业结构也在这一大环境之下出现了一定程度上的转变，就我国的电力网络而言，无论是用电负荷的总量还是最高负荷与最低负荷之间的差值都存在着较为明显的变化，这对汽轮机的变负荷运行提出了更高的要求。该文就以此为引，通过汽轮机运行方式的不同来对比分析研究汽轮机变负荷运行时经济运行方式。

关键词：汽轮机 运行方式 热经济性 研究

中图分类号：TK26 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）05（b）-0033-01

1 汽轮机不同运行方式的介绍

对于汽轮机而言，当处于低负荷的状态之下时，它主要具有两种运行方式，具体而言分别是定压运行、滑压运行范式。

第一，定壓运行方式。实践中，汽轮发动机组正常运行过程中，主蒸汽压力并不会随着负荷的变化而发生相应的变化，而是保持额定的压力，那么我们将这种汽轮机的运行方式称作为定压运行。就一般情况而言，这种运行方式的汽轮机组主要采用节流配汽、喷嘴配汽两种方式比较多。就节流配汽来讲，其所调节的主要是基于对调速汽门的节流，并降低主蒸汽压力，直至降低至所需负荷为止；喷嘴配汽则与之有所区别，其调节过程中需要4至8个调速汽们来进行，具体方法是对进气度进行一定程度的改变。

定压运行节流配汽运行方式主要存在着如下几个方面的特点：（1）在负荷范围内，保持主蒸汽压力值不受影响；（2）部分负荷过程中，调速气门节流较大，以至于汽轮机组所受到的相应损耗也会随之变大；（3）采用定压节流配汽方式的机组，它在结构上并没有对调节级进行使用，因此它的设计与制造都要相对简单；（4）当流量发生一定程度上的变化之时，各级温度并没有出现较为明显的变化，由此可见，这种运行方式对于负荷变化有着较好的适应性。

对于喷嘴配汽运行方式而言，它与节流配汽运行方式既存在着相似之处，又表现出了一定程度的差异性，其特点主要表现在以下四个方面：特点一：在所有负荷范围内，保持主蒸汽压力定值；特点二：在该种运行方式运行过程中，节流仅单个阀门开时方可实现，所以节流损失一般比较小；特点三：采用定压喷嘴配汽运行方式的机组而言，它在结构上并没有对调节级进行使用，因此它的设计与制造都要相对简单；特点四：在采用这种运行方式之时，同样的蒸汽流量变化重引调节级后蒸汽湿度变化量，一般比其它运行方式条件下的温度变化要大一些，这对机组的损耗会相对较大。

第二，滑压运行方式。对于滑压运行方式而言，它又可以细分为三种，分别为全滑压运行方式、节流滑压运行方式、负荷滑压运行方式。

对于全滑压运行方式而言，即当汽轮机滑压运行状态下，调节汽门使其全开，再对负荷的大小进行一定程度上的参考，并由此来对进入锅炉的给水量、燃料量和空气进入量进行适当的调控，以此来促使锅炉出口汽压、流量等，随负荷升降而发生变化。在此过程中，出口汽温一直保持不变，因此汽轮机进汽温度保持固定值。就进汽压力、流量来讲，其总是随着负荷的不断升降而发生一定程度上的增加或者减少，这样一来，便可以运用这一原理对汽轮机的功率进行一定程度上的调节。

对于节流滑压运行汽轮机来说，其无需调节级，其中第一级即为全周进汽模式，节流调节汽门关小大约5%～15%的范围之内，然后再进行滑压运行。如果负荷急剧升高，则需对节流调节汽门加大处理；而如果负荷突然出现急速下降现象，则应当及时将调节汽门关小。锅炉燃烧状况更进后，回复调节汽门开度，这样一来，就能够对锅炉的热惯性进行控制，避免对负荷急剧变化的影响。从节流滑压运行方式应用效果来看，也存在着较为明显的缺点和不足，比如节流调节阀门中存在着节流损失问题。实践中，采用复合滑压这种运行方式，汽轮机采用的是喷嘴配汽模式，在高负荷区域范围内进行定压运行。在这种运行方式之下，调节负荷主要是通过启闭汽门来进行调节的。在相对较低的负荷区域之内，仅仅全关最后一个或者两个调节汽门，当负荷发生较为急剧的变化时，便可以及时对调节汽门进行开启或者关闭操作，从而达到应急调节的目的。

2 调节方式的差异对经济性产生的影响

汽轮机在变负荷运行过程中，所采用的运行方式存在着一定的差异性，机组各级压力、效率以及温度等各个方面的因素都会存在着不同程度的区别，进而造成凝汽器以及给水泵等设备的工况发生变化，那么汽轮机运行的经济性自然也会受到一定程度上的影响。

2.1 不同运行方式对机组相对内效率的影响

对于滑压运行机组而言，主蒸汽温度保持一个固定值，虽然其质量流量、压力等因素，随负荷减小而不断地减小，但是在各种负荷影响下，新汽容积流量能够保持在一定的范围之内，比如，50%的额定负荷，容积流量、设计值之间相差大约2%；如果容积流量不变，则会使各级喷嘴以及动叶出口流速保持不变，内效率也发生变化。对于喷嘴配汽定压运行机组来说，其在部分负荷下调节级速比偏离设计最佳值，采用该种方法其效率会受到一定的影响。

2.2 不同运行方式对循环热效率的影响

就一般情况而言，在部分负荷状态之下，滑压运行机组的锅炉平均吸热温度会随着吸热压力的下降而发生一定程度上的下降，但是在这一状态之下冷源平均放热温度能够保持一定值不发生改变，这样一来，其理想循环效率会比定压运行机组的理想循环效率低很多。而两者之间的差距是由诸多因素共同决定的，主要有设计初压、再热压力、主蒸汽温度等。

2.3 不同运行方式对给水泵耗功的影响

一般情况下，在大功率的机组之中，给水泵耗功占主机功率的比重与蒸汽参数呈现出正比例的关系，即蒸汽参数越高，那么给水泵耗功占主机功率的比重也就越大。在滑压运行状态之下时，给水泵在部分负荷下的耗功将会出现较大程度上的减少。初压在超临界压力以上的机组，当负荷由设计值下降时，不仅滑压运行始终比定压运行经济，而且负荷下降的越多，则滑压运行方式应用越经济。

3 结语

该文主要针对汽轮机变负荷运行时经济运行方式进行研究与分析，首先分别介绍阐述了定压运行方式与滑压运行方式，比较了两者之间的相似之处与存在的差异之处，然后在这一基础之上从不同运行方式对机组相对内效率的影响、不同运行方式对循环热效率的影响以及不同运行方式对给水泵耗功的影响三个方面具体分析了不同调节方式对经济性的影响。

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