火電大機(jī)組調(diào)峰運(yùn)行方式淺析

孫志強(qiáng)

大唐長春第二熱電有限責(zé)任公司

火電大機(jī)組調(diào)峰運(yùn)行方式淺析

孫志強(qiáng)

大唐長春第二熱電有限責(zé)任公司

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，我國各電網(wǎng)容量在不斷增加，高參數(shù)大容量的機(jī)組也在不斷出現(xiàn)。從電網(wǎng)的組成上來看，中小機(jī)組來負(fù)擔(dān)尖峰負(fù)荷的情況越來越少，因此，解決峰谷差問題迫在眉睫。筆者在本研究中從經(jīng)濟(jì)和安全方面考慮，闡述了火電大機(jī)組常見的幾種調(diào)峰運(yùn)行方式，并結(jié)合實(shí)際情況對這幾種方式進(jìn)行了分析比較，為相關(guān)行業(yè)提出了參考建議。

火電；大機(jī)組；調(diào)峰

前言：

我國電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)通常都是以火電為主，小部分水電又基本是徑流式，當(dāng)遇到豐水期時(shí)不能棄水調(diào)峰，在這種情況下火電大機(jī)組調(diào)峰運(yùn)行方式已成為潮流?；痣姶髾C(jī)組的最佳調(diào)峰運(yùn)行方式與機(jī)組的性能、調(diào)峰頻率、尖峰負(fù)荷、工作量和相關(guān)費(fèi)用等有關(guān)，常見的火電大機(jī)組調(diào)峰運(yùn)行方式包括低負(fù)荷運(yùn)行、兩班制啟停運(yùn)行、少汽無功和低速旋轉(zhuǎn)熱備用運(yùn)行等，本研究通過分析對比這幾種運(yùn)行方式為相關(guān)行業(yè)提出參考建議。

1.低負(fù)荷運(yùn)行

火電大機(jī)組調(diào)峰的低負(fù)荷運(yùn)行方式是帶基本負(fù)荷的大機(jī)組負(fù)擔(dān)尖峰負(fù)荷運(yùn)行的，這種運(yùn)行方式的最小負(fù)荷受到火力穩(wěn)定性等因素的影響，調(diào)峰頻率由機(jī)組技術(shù)上可行的最小負(fù)荷決定。實(shí)際能夠應(yīng)用的低負(fù)荷運(yùn)行方式包括定壓運(yùn)行、變壓運(yùn)行、混合壓運(yùn)行等。其中混合壓運(yùn)行是在一部分負(fù)荷帶應(yīng)用定壓運(yùn)行，另外的一部分負(fù)荷帶應(yīng)用變壓運(yùn)行的運(yùn)行方式。從運(yùn)行的安全方面來考慮，與定壓運(yùn)行相比，變壓運(yùn)行由于蒸汽溫度的變化幅度較小，使得汽輪、汽缸、汽包以及管座等位置的熱效應(yīng)力過大，這樣更有利于安全運(yùn)行。當(dāng)應(yīng)用變壓運(yùn)行方式時(shí)，循環(huán)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的使用時(shí)間都比定壓運(yùn)行方式要小。從經(jīng)濟(jì)方面考慮，應(yīng)用變壓運(yùn)行方式的給水壓力隨著負(fù)荷的降低而降低，與定壓運(yùn)行方式相比少耗費(fèi)了大量的泵功和廠用電。此外，變壓運(yùn)行方式調(diào)整節(jié)流時(shí)的損耗比較低，效率不高，所以汽輪機(jī)的效率可以基本穩(wěn)定在較大的層次上。應(yīng)該指出，由于不同機(jī)組的結(jié)構(gòu)、配置和熱力性能不同，轉(zhuǎn)折點(diǎn)負(fù)荷有較大的區(qū)別，必須通過試驗(yàn)來確定。根據(jù)以上分析，建議大容量火電機(jī)組以低負(fù)荷運(yùn)行方式擔(dān)負(fù)調(diào)峰任務(wù)時(shí)，宜采用“定壓-滑壓-定壓”的混合壓運(yùn)行方式。

2.兩班制啟停運(yùn)行

兩班制啟停的運(yùn)行方式是負(fù)責(zé)調(diào)峰責(zé)任的機(jī)組在白天正常工作，當(dāng)晚上機(jī)組負(fù)荷最小時(shí)停止工作，第二天的早晨再重新啟動(dòng)機(jī)組開始運(yùn)行。這種火電大機(jī)組調(diào)峰運(yùn)行方式的調(diào)峰區(qū)域比較大，但是操作步驟比較復(fù)雜，對機(jī)器的使用年限影響也較大。兩班制啟停運(yùn)行方式每天都對機(jī)組進(jìn)行啟停，機(jī)組的各個(gè)部件每天受到強(qiáng)烈的溫度起伏以及由此產(chǎn)生的交變熱效應(yīng)力，所以造成各個(gè)部件的嚴(yán)重?fù)p耗，減少機(jī)組的使用壽命。因此，針對負(fù)責(zé)尖峰負(fù)荷或者有中間負(fù)荷的設(shè)備，設(shè)備的廠家通常都會(huì)對設(shè)備的啟停方法、頻率和使用壽命進(jìn)行嚴(yán)格的檢核。運(yùn)用兩班制啟停運(yùn)行方式時(shí)，啟停的頻率比較大，增加了操作人員的工作強(qiáng)度，導(dǎo)致發(fā)生事故的機(jī)會(huì)增多，所以對機(jī)組的智能化水平也提出了更高的要求。

3.少汽無功和低速旋轉(zhuǎn)熱備用運(yùn)行

少汽無功的運(yùn)行方式是鍋爐停止工作，機(jī)組繼續(xù)工作，發(fā)電機(jī)在電動(dòng)的狀態(tài)下運(yùn)行，機(jī)組不電網(wǎng)解列，處于熱備用狀態(tài)。周邊設(shè)備的抽汽作用和母管產(chǎn)生的一小部分蒸汽可以降低鼓風(fēng)摩擦產(chǎn)生的溫度。與兩班制啟停運(yùn)行相比較，這種運(yùn)行方式增加了一個(gè)蒸汽運(yùn)行過程，不進(jìn)行沖轉(zhuǎn)和開網(wǎng)的步驟。少汽無功的運(yùn)行方式下，煤消耗量的多少和供汽方法、機(jī)組設(shè)備的工作方法以及操作人員的操作規(guī)范有關(guān)，計(jì)算方法和兩班制啟停運(yùn)行方式基本一致。通常情況下，少汽無功的運(yùn)行方式汽輪機(jī)葉片蒸汽的熱能損耗比較多，那么在經(jīng)濟(jì)方面也就不如兩班制啟停運(yùn)行方式了。低速旋轉(zhuǎn)熱備用運(yùn)行方式和少汽無功運(yùn)行方式不同，這種運(yùn)行方式是將汽輪機(jī)負(fù)荷降到零，發(fā)電機(jī)解列，汽輪機(jī)在低于轉(zhuǎn)子第一階臨界轉(zhuǎn)速的某一轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，處于熱備用狀態(tài)。

4.不同調(diào)峰運(yùn)行方式之間的分析比較

從調(diào)峰幅度的角度來看，兩班制啟停運(yùn)行、少汽無功和低速旋轉(zhuǎn)熱備用運(yùn)行方式都能夠達(dá)到百分之百，低負(fù)荷運(yùn)行方式則通常都低于百分之五十。從安全的角度來考慮，在一定的負(fù)荷變化范圍內(nèi)，低負(fù)荷運(yùn)行方式的安全性最高，兩班制啟停運(yùn)行方式的安全性最低，操作過程中容易出現(xiàn)紕漏，發(fā)生事故的幾率也高，而少汽無功運(yùn)行方式的安全性一般。從機(jī)動(dòng)性的角度來看，低負(fù)荷運(yùn)行方式的機(jī)動(dòng)性最高，兩班制啟停運(yùn)行方式由于需要每日啟動(dòng)，且啟動(dòng)較慢，因此機(jī)動(dòng)性也較低，而少汽無功運(yùn)行方式由于不用進(jìn)行沖轉(zhuǎn)和開網(wǎng)等比較繁瑣的操作步驟，啟動(dòng)比較快，機(jī)動(dòng)性也優(yōu)于兩班制啟停運(yùn)行方式。從操作量的降低來考慮，低負(fù)荷運(yùn)行方式的操作量比較少，兩班制啟停運(yùn)行方式的操作量最多，而少汽無功運(yùn)行方式的操作量則一般。從經(jīng)濟(jì)性的降低來考慮，低負(fù)荷運(yùn)行方式的機(jī)組效率比較低，運(yùn)行的時(shí)間越長，所造成的經(jīng)濟(jì)損失就越大，而兩班制啟停運(yùn)行方式和少汽無功運(yùn)行方式則沒有效率低下的情況，但是啟停對設(shè)備的損耗也很大，經(jīng)濟(jì)上合理的火電大機(jī)組調(diào)峰運(yùn)行方式與最低負(fù)荷的持續(xù)時(shí)間有關(guān)。對單臺機(jī)組來講，選擇低負(fù)荷運(yùn)行方式或兩班制啟停運(yùn)行方式或少汽無功運(yùn)行方式的臨界時(shí)間是一定的，如果低負(fù)荷的持續(xù)時(shí)間大于臨界值，應(yīng)該停運(yùn)，把負(fù)荷分配到別的機(jī)組。采用兩班制啟停運(yùn)行方式由于機(jī)組啟停消耗較大，當(dāng)少于低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，因機(jī)組效率降低會(huì)多消耗燃料量，考慮到機(jī)組安全性和操作方便，該機(jī)組應(yīng)該采用低負(fù)荷運(yùn)行方式。

結(jié)語：

當(dāng)帶基本負(fù)荷的機(jī)組運(yùn)行時(shí)，必需明確機(jī)器部件的改進(jìn)以及操作規(guī)范的重要性，加強(qiáng)對機(jī)組動(dòng)態(tài)的監(jiān)測。當(dāng)給水壓力影響鍋爐熱循環(huán)以及熱力供應(yīng)的穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)該應(yīng)用混合變壓運(yùn)行方式，這樣不僅可以保持機(jī)組的經(jīng)濟(jì)和安全，操作過程也非常簡便。如果機(jī)組的最低負(fù)荷時(shí)間較短，應(yīng)該選擇低負(fù)荷調(diào)峰運(yùn)行的方式，如果機(jī)組的最低負(fù)荷時(shí)間較長，則應(yīng)該選擇兩班制啟停運(yùn)行方式。如果想達(dá)到機(jī)組最佳調(diào)峰運(yùn)行水平，除了應(yīng)該重視電網(wǎng)負(fù)荷性質(zhì)、機(jī)組的經(jīng)濟(jì)和安全，還應(yīng)該重視機(jī)組的管理方法以及操作規(guī)范等。

[1]胡建濤，常本輝，田富軍等.火電大機(jī)組調(diào)峰方式簡析[M].中國科學(xué)信息資源研究利用出版社，2013（23）：124-125.

[2]劉小燕，黃家輝，董新宇等.火電大機(jī)組調(diào)峰方式探究[M].中國科學(xué)信息資源研究利用出版社，2014（33）：23-24.