單元機(jī)組變壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性研究

姜銘

摘 要：一直以來(lái)我國(guó)的電網(wǎng)都是采用火電機(jī)組提供動(dòng)力，隨著人們生活水平的提高，用電的地方也越來(lái)越多，火電機(jī)組的耗能也越來(lái)越大，如何提高單元機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性一直是電廠研究的重點(diǎn)，文章主要介紹了影響單元機(jī)組變壓運(yùn)行的因素，并針對(duì)出現(xiàn)的問題提出有效的解決方案。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)卧獧C(jī)組；經(jīng)濟(jì)性；現(xiàn)狀；分析

1 單元機(jī)組經(jīng)濟(jì)性現(xiàn)狀綜述

在當(dāng)前我國(guó)的電力建設(shè)的不斷發(fā)展，已經(jīng)能夠基本滿足市場(chǎng)的需求。在火電機(jī)組的負(fù)荷優(yōu)化分配以煤耗作為主要特點(diǎn)。但是隨著我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)耗電量持續(xù)增大，火電機(jī)組經(jīng)常處在低負(fù)荷的狀態(tài)下?；痣娚a(chǎn)經(jīng)濟(jì)性仍然是高耗能，低產(chǎn)出。如何提高機(jī)組變壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，降低火電生產(chǎn)的成本，實(shí)現(xiàn)電廠及整個(gè)社會(huì)的利益最大化，仍然形式嚴(yán)峻。目前火電機(jī)組的運(yùn)行中仍認(rèn)識(shí)以定壓運(yùn)行和滑壓運(yùn)行兩種模式為主。如何提高經(jīng)濟(jì)性現(xiàn)狀需要從這兩種運(yùn)行模式中下手。不同的運(yùn)行模式對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響不同。主要表現(xiàn)在調(diào)節(jié)閥門壓損的變化，給水泵耗功，循環(huán)熱效率。

1.1 調(diào)節(jié)閥門壓損對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響

運(yùn)行過程中的平均壓損受定壓運(yùn)行的影響，當(dāng)機(jī)組處于局部負(fù)載時(shí)，調(diào)節(jié)閥門的實(shí)際開度會(huì)增大，使得相應(yīng)的節(jié)流損失增大，進(jìn)而影響到閥門的平均壓損。因此，汽輪組采取定壓運(yùn)行的方式能夠影響有效地減少機(jī)器磨損，從而降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。調(diào)節(jié)閥門壓損程度大的時(shí)候，熱蒸汽流失較多，用于推動(dòng)熱輪機(jī)的蒸汽自然減少，從而造成較多的熱量流失。在對(duì)鍋爐經(jīng)濟(jì)性分析以及建立模型時(shí)，這一點(diǎn)往往被忽略了。在以往的分析中，對(duì)此問題的重視度不夠也是造成目前機(jī)組變壓經(jīng)濟(jì)性低的原因之一。

1.2 循環(huán)熱效率對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響

汽輪機(jī)組不同之處，主要體現(xiàn)在設(shè)計(jì)初溫、初壓、再熱溫度、再熱壓力和流量等影響因素上，采用單變量分析法，控制其他影響因素不變，運(yùn)行負(fù)荷為一個(gè)變化的數(shù)值，假定再熱后的蒸汽溫度近似于既定溫度，機(jī)組之間的再熱壓損也相當(dāng)，則機(jī)組之間的中低壓缸的熱力過程線相似，通過分析兩種運(yùn)行模式的經(jīng)濟(jì)性，從而分析出何種汽輪機(jī)運(yùn)行模式對(duì)汽輪機(jī)內(nèi)耗影響更大。經(jīng)濟(jì)性的主要差異體現(xiàn)在高壓缸上，噴嘴配汽定壓運(yùn)行機(jī)組調(diào)節(jié)級(jí)效率下降較多，實(shí)際數(shù)值的差異主要受制于工作負(fù)載的實(shí)際值、實(shí)際運(yùn)行工況時(shí)的噴嘴個(gè)數(shù)、級(jí)數(shù)調(diào)節(jié)的相關(guān)技術(shù)變量、高壓汽缸的抽氣率等。

1.3 給水泵耗功對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響

在低負(fù)荷運(yùn)行的情況下給水泵的耗功較低，高壓缸的排氣溫度降低少，同時(shí)使低壓缸的保持著較高的溫度，較高的效率。總體上使汽輪機(jī)的排氣程度增加。在使用水泵壓生減小也能夠?qū)?jīng)濟(jì)性得到有效的提高。水泵耗功低對(duì)經(jīng)濟(jì)性最大影響是降低能耗。在我國(guó)以往機(jī)組的研究時(shí)往往對(duì)水泵的節(jié)能監(jiān)測(cè)不夠，檢測(cè)系統(tǒng)不完善，從而造成經(jīng)濟(jì)性直高不下。在給水泵的參數(shù)測(cè)量上也不夠準(zhǔn)確。

1.4 高壓缸對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響

汽輪機(jī)變壓運(yùn)行時(shí)，高壓缸門閥散熱量損失少，而缸內(nèi)仍保持較高的運(yùn)行效率。當(dāng)主蒸汽機(jī)壓力降低時(shí)，機(jī)組循環(huán)的效率也大幅度降低。在主蒸汽壓力保持某一值的時(shí)候，變壓運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性最好。在分析機(jī)組變壓運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性時(shí)，必須綜合高壓缸與給水泵，不能只追求某一方面。用能量?jī)r(jià)值分析法進(jìn)行分析，機(jī)組熱耗能變化影響機(jī)組的發(fā)電能耗。熱耗率高，則意味著發(fā)電成本較高。在討論變壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性時(shí)必須從企業(yè)利益，社會(huì)利益兩個(gè)方面來(lái)考慮。

2 影響單元機(jī)組耗能的因素

2.1 變壓運(yùn)行時(shí)，循環(huán)熱效率的變化

火力發(fā)電廠的循環(huán)是再熱回?zé)嵫h(huán)。為了比較起見，可不再計(jì)算熱和回?zé)岬挠绊?，在些種條件下，此較初溫不變而初壓變化時(shí)對(duì)循環(huán)熱效率的影響。汽輪機(jī)實(shí)際的運(yùn)行過程中會(huì)有大量的熱量散失。從整體上看，整個(gè)熱力循環(huán)過程中，會(huì)有許多熱量散失環(huán)節(jié)。包括機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)熱量散失，管道泄漏熱損失，主蒸汽和再熱蒸汽熱端管道熱量損失，鍋爐排污損失，機(jī)組回?zé)嵯到y(tǒng)等熱量損失，這些熱量損失總體上造成了變壓運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性較低，熱量流失過必然會(huì)造成經(jīng)濟(jì)型下降?？傮w耗能增加。全廠的熱損失取決于管道熱損失。

2.2 變壓運(yùn)行時(shí)，汽機(jī)內(nèi)效率的變化

變壓運(yùn)行時(shí)，汽機(jī)內(nèi)效率是升高的，主要是包括主汽門、調(diào)節(jié)汽門在內(nèi)的高壓缸內(nèi)。[1]體上效率不變。在相同情況下變壓運(yùn)行時(shí)，相對(duì)于等壓運(yùn)行狀態(tài)來(lái)說(shuō)，各壓力級(jí)的壓力沒有變化而溫度均有所提高，所以容積流量不變，排汽級(jí)效率也稍有增加。所以變壓運(yùn)行對(duì)內(nèi)效率的影響，主要在于高壓缸內(nèi)效率。蒸汽在級(jí)內(nèi)流動(dòng)產(chǎn)生的能量損失，主要包括葉柵損失、余速損失、葉輪摩擦損失、鼓風(fēng)損失等。各級(jí)余速的利用提高了汽輪機(jī)的內(nèi)效率。葉輪摩擦損失由于蒸汽的黏性在葉輪表面形成附面層，由葉輪帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，與蒸汽黏附在隔板和汽缸壁上的附面層之間形成摩擦阻力。

2.3 鍋爐出口蒸汽溫度的影響

熱電廠鍋爐出口蒸汽的影響是總體上決定能耗高低的重要環(huán)節(jié)。過高或者過低的出口蒸汽溫度都會(huì)影響著設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和生產(chǎn)效率。防止出口蒸汽溫度的大起大落最有重要的作用。出口溫度太高，則會(huì)造成能耗過大，資源浪費(fèi)，火電生產(chǎn)成本大幅提高，許多設(shè)備難以承受，則鍋爐鋼板變軟，嚴(yán)重的過熱甚至?xí)?dǎo)致熱管爆裂。出口溫度太低，則汽輪機(jī)動(dòng)力不足，難以運(yùn)轉(zhuǎn)。造成蒸汽濕度過大，腐蝕葉輪，影響設(shè)備壽命。嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生水沖擊。

2.4 給水泵動(dòng)力結(jié)構(gòu)的影響

變壓運(yùn)行與給水泵流量監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方法有利于提高經(jīng)濟(jì)效率。給水泵變速方錢主要有變轉(zhuǎn)速汽動(dòng)泵和帶液力聯(lián)軸器的電動(dòng)泵兩種主要方式。[2]泵以分為很多種，有DG型次高壓鍋爐給水泵，還有DC型，鍋爐給水多級(jí)泵。DG型單吸多級(jí)離心泵作為高壓鍋爐給水或其他高壓給水用。不同動(dòng)力結(jié)構(gòu)的給水泵有不同的優(yōu)勢(shì)與缺陷。給水泵作為火電廠的核心動(dòng)力之一，在整個(gè)供電環(huán)節(jié)中具有舉足輕重的地位。因此，高效率，高動(dòng)力的給水泵能夠有效的提高變壓運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

3 提高單元機(jī)組變壓運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的方案

3.1 加快大容量火電機(jī)組和大規(guī)?；痣姀S的建設(shè)

火力發(fā)電，利用煤、石油等固體、液體、氣體燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的熱能，通過發(fā)電動(dòng)力裝置轉(zhuǎn)換成電能的一種方式。中國(guó)的煤炭資源豐富，1990年產(chǎn)煤10.9億噸，其中發(fā)電用煤僅占12%。火力發(fā)電仍有巨大潛力。通過大力推行火電站建設(shè)，增加火電機(jī)組裝機(jī)總量，一方面有利于提高資源利用效率，使變壓運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性大幅度提高。另一方面，有利于增加我國(guó)的能源供給，增加可用能源總量。

3.2 大力推廣超臨界火電機(jī)組的應(yīng)用

所謂超臨界機(jī)組是指主蒸汽壓力大于水的臨界壓力22.12兆帕的機(jī)組，而亞臨界機(jī)組通常指出口壓力在15.7～19.6兆帕的機(jī)組。習(xí)慣上，又將超臨界機(jī)組分為兩個(gè)層次：一是常規(guī)超臨界參數(shù)機(jī)組，其主蒸汽壓力一般為24兆帕左右，主蒸汽和再熱蒸汽溫度為540～560℃；二是超超臨界機(jī)組，其主蒸汽壓力為25～35兆帕及以上，主蒸汽和再熱蒸汽溫度一般580℃以上。超臨界機(jī)組具有煤耗低、環(huán)保性能好、技術(shù)含量高的特點(diǎn)，機(jī)組熱效率能夠達(dá)到45%左右。超臨界機(jī)組最大的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省煤炭資源。減少污染物的排放，在環(huán)保方面具有極大的優(yōu)勢(shì)。

3.3 提升火電結(jié)構(gòu)中供熱機(jī)組的比例

機(jī)組供熱時(shí)將汽輪機(jī)已經(jīng)做功的蒸汽來(lái)對(duì)外供熱，有效利用汽輪機(jī)的抽氣。有利于提高機(jī)組熱效率。并且供熱量越大，熱耗越低。因此，提升火電結(jié)構(gòu)中的供熱機(jī)組比例具有重要的作用。

4 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，人們的用電需求越來(lái)越大。我國(guó)電網(wǎng)的動(dòng)力主要由火電機(jī)組提供，耗能量隨著供電量的增大而增大。如何減少機(jī)組的耗能量，提高機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性成為業(yè)內(nèi)研究的重點(diǎn)。在當(dāng)前形勢(shì)下，通過提高變壓機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，對(duì)與環(huán)保，節(jié)能，減排，降低火電成本都有十分重要的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]袁慶龍，候文義.Ni-P機(jī)組變壓經(jīng)濟(jì)性研究[J].太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，32（1）：51-53.

[2]劉國(guó)鈞，王連成.火電機(jī)組變壓原理研究[M].高等教育出版社，2013，34（2）：68-79.