(富拉尔基发电厂黑龙江齐齐哈尔161000)
摘要:目前为了稳定新能源电网规模的随机波动,大功率火电机组越来越多,要使变负荷变负荷,滑压运行是降低发电机组耗煤深度的重要手段之一。在本文中,我们将对蒸汽加热段的汽轮机滑压运行优化进行了研究和分析。重点解决汽轮机在变工况下的滑压运行的设计条件和经济效益问题。
关键词:热电联产;汽轮机;滑压运行
前言
我国目前的汽轮机滑压运行还不够成熟,不管是经济方面的研究还是安全方面的探索,都需要进一步的改进和完善,我们在自我探索的同时可以借鉴国外的先进技术和丰富经验,注入更多的时代理念和时代思想,从而促进这一技术的不断发展,使汽轮机的滑压运行更好的体现其经济性和安全性。
1滑压运行的定义
一般情况下汽轮机运行时调节汽门前的主蒸汽压力保持恒定,称为定压运行,定压运行时靠改变调节汽门开度来控制蒸汽流量而改变其输出功率。变压运行又称为滑压运行,是使调节汽门前的主蒸汽压力随负荷的大小而升降,在调节汽门只有很小节流的情况下来调整负荷。变压运行有纯变压和复合变压两种方式,纯变压运行时,控制机组出力是只用变动汽轮机进汽压力来完成的,即汽轮机调节汽门均保持全开或接近全开的位置上,很少节流。而复合滑压运行模式,即所谓的定—滑—定运行模式。是在机组启动时为低参数定压运行,30%~70%额定负荷时为滑压运行,70%~100%额定负荷时为定压运行。现代的大型汽轮机调峰运行大多数采取这种运行方式。
2滑压运行的方式
2.1纯滑压运行方式
纯滑压运行方式与其他运行方式最大的区别就是调节汽门呈现全开状态,在调节汽门全部打开后锅炉就会产生大量的蒸汽,然后利用蒸汽的压力和流量对对汽轮机的符合进行适当的调节,这种方式不需要调节级,在很大程度上提高了汽轮机的工作效率,减少了经济的投入。
2.2节流滑压运行方式
与纯滑压运行方式的相同点是都不需要调节级,都在第一级全周进气,但是与纯滑压运行方式不同的是在调节汽门的控制上,节流滑压运行不能将调节汽门全部打开,需要按照规定的条件和要求将汽门关小,但是也不能完全关掉,需要按照合适的比例进行适当的调节,然后进行滑压运行。
2.3复合滑压运行方式
汽轮机在使用的时候会根据不同的压力复合进行适当的调整,在高压的时候使用定压运行,在高压的时候采用滑压运行,这些都是我们在确定汽轮机运行方式时需要考虑的。随着新理念的深入,两者结合的方式逐渐受到大家的关注,在汽轮机的不同符合区间采用不同方式,超过额定符合的区间定压运行,低于额定符合的区间滑压运行,两种相结合的方式在很大程度上改变了汽轮机单一的运行方式,确保汽轮机的正常工作,给我们的生活带来极大的方便。
3热电联产机组滑压运行存在的问题
随着热电联产生产方式的发展,各热电厂都在挖掘机组的节能潜力,以达到降低发电煤耗、节约发电成本。然而,火电机组目前普遍采用的滑压运行曲线,一般是将机组的负荷作为自变量来确定机组的主蒸汽压力,机组负荷发生变化,机组的主蒸汽压力便随之改变。由于机组负荷的影响因素较多,例如抽汽热电联产机组,当抽汽量改变时会使机组电负荷发生显著的变化。并且,热电联产机组在非采暖期采用的滑压运行曲线一般都是机组出厂时的原始设计随线,或者机组在非采暖期进行试验获得。所以,机组非抽汽供热工况时的滑压运行曲线,已经不再适用于抽汽供热工况的经济运行;甚至,在一些低负荷区域不能满足抽汽供热需求而不得不放弃自动滑压运行方式,而采用手动定压方式运行。这对机组的最优经济性就会产生很大的影响,因此,热电联产机组在采暖期的滑压运行方式的研究就显得非常重要。
4热电联产机组滑压运行优化思路
4.1滑压运行优化
滑压运行是指汽轮机在不同工况运行时,不仅主汽门是全开的,而且调速汽门也是全开的,通过改变汽轮机前主蒸汽压力和温度来实现机组功率的变动,主汽压随汽轮机负荷变化而变化。因滑压运行降低了给水泵的出力,减少了损耗,有利于提高机组的整体效率和经济性。滑压运行原理:锅炉主调汽机跟随,锅炉通过改变主蒸汽压力改变负荷,汽轮机维持调门位置。对负荷反映速度慢,低负荷时损失小,高负荷时效率低。从理论上讲滑压运行可能会出现在所有机组内,但是由于采用滑压运行很大一部分原因是因其具备良好的经济效益,一旦主蒸汽压力在12MPa以下时,汽轮机效率会急剧降低,此时依然采用滑压运行会造成极大的资源浪费,得不偿失。而对于目前的热电联产机组来说,其在采暖期阶段往往具有一定长期运行的电热工况,对此,则可以在充分联系抽汽工况点的基础上对不同负荷点的最优主蒸汽运行压力进行确定,之后再将多个适合采暖工况的滑压运行曲线植入到机组的DCS当中,在保证其抽汽量能够对采暖需求前提进行保证的,隋况下使机组主蒸汽压力也能够达到最优值。
4.2最优主蒸汽获取方式
蒸汽轮机(steamturbine)是目前较成熟的技术。为了能够在采暖期对具有较高精确度的滑压运行曲线进行获得,可以通过试验方式的应用对最优主蒸汽压力进行获取,其具体步骤为:第一,对采暖期的常运行供热抽汽量进行选定,如Q,th/Q2th/Q3th等;第二,在固定抽汽量情况下,需要开展四个负荷点的压力寻优试验,可以在对纯凝工况滑压曲线进行参考的基础上对这几个负荷点进行选取,并注重点选取的代表性,以此对试验的有效性作出保障;第三,对不同负荷点的最优主蒸汽压力寻优试验进行查找,并参考纯凝工况滑压运行曲线对基准点进行选择;第四,在按照上述方式的基础上对剩余抽汽工况下的压力寻优试验进行获取:第五,在同一负荷点的实验情况下,不仅需要做好设备抽汽量的维持,还需要做好冷凝器背压值的保证。对于不同汽压工况,需要使其能够稳定1h左右的时间,这部分操作都将对最终滑压曲线的精确程度产生非常大的影响;第六,对不同抽汽情况下所有工况点所对应的机组试验热耗值进行计算:第七,在不同负荷点以及抽汽工况下,需要在最小二乘方式的基础上对机组试验热耗值以及主蒸汽压力进行曲线拟合,以此对不同负荷点情况下机组的最优主蒸汽压力设定值进行确定。通过上述方式的应用,则能够对不同抽汽量情况下的最优滑压曲线进行获得,同时,由于该试验的前提条件是保持抽汽量不变,则得到的蒸汽压力能够满足机组在不同抽汽工况下滑压运行的供热需求量。
4.3机组DCS改造策略
在现今电力企业中,进行查值所应用的函数框仅仅适合应用在二维图当中,在三维图情况下,其也需要以二维的方式进行处理。对此,在以机组负荷为自变量对机组最优滑压值进行确定时,仅仅适合应用在某一抽汽量情况下,如果实际工况抽汽量同该抽汽量以及背压值存在偏离情况,则说明该值并非最优。在这里我们提出了一种能够将所有抽汽量滑压运行曲线都植入到机组DCS的一种改造策略,即通过二维查询方式的应用得到三维滑压曲线。
结束语
综上所述,汽轮机的使用是顺应社会潮流的必然趋势,随着人们生活水平的逐渐提高,对汽轮机滑压运行的安全要求越来越高;由于资源经济的压力越来越大,社会对汽轮机滑压运行的经济性有了新的要求;为此只有不断优化汽轮机机组的运行情况,确保其运行效率的提升,可以有效实现其经济性与效益性。
参考文献:
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