汽轮机运行调节方式优化策略探析

(整期优先)网络出版时间:2021-09-01
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汽轮机运行调节方式优化策略探析

陈彩峰

华电新疆五彩湾北一发电有限公司

摘要:化石能源的大规模开发利用,不只促进了人类文明的前进,也带来了资源短缺、环境污染、气候恶化等问题。为保证能源安全,完成人类可持续开展,有必要活跃推动能源结构向低碳、绿色转型。因而,近年来,在加大煤电退出力度的同时,我国也加快了风能、光电等可再生清洁能源的开展。但是,风能、光电子等新能源具有很强的随机性、间歇性和波动性。其大规模会集并网添加了电网的峰谷差,导致弃风弃光现象日益严重。

关键词:汽轮机运转;调节方法;优化战略

1汽轮机调节体系结构概述

在这一先进科学技能的背景下,发电机组的单机容量也随之添加。发电机组的电液操控体系,俗称电液操控,主要由机组运转方法和滑压运转方法引起。同时,在运转期间也运用再热机组。在体系运转中,发电机组的会集调度有时会引起问题,机组停机和发动的次数也在添加。这些现象是电液调节出现的根本条件。在电液调节体系中,执行器主要由液压元件组成,操控器主要由机械元件组成,具有必定的根本调节功能,如闭环速度、超速跳闸等,电液调节体系在实际运用中存在闭环调速规模小、体系运转速度不理想等缺点。汽轮机调节体系在运转中具有静态固定的特色。此外,在汽轮机空隙的效果下,空隙会缓慢添加,导致汽轮机静态特性改变的灵活性差。

近年来,为了满意本身开展的需求,各个领域都加大了数字技能和现代计算机技能的运用。同样,这些科学技能也能够有效地运用到汽轮机的运用过程中,从而进一步推动汽轮机技能的开展。例如,电液操控体系的设计充分利用了计算机技能和数字技能。这两种技能的结合,大大进步了电液体系的调节功能。体系操控器的正常运转归功于数字计算机技能的运用。体系的执行部分仍然是液压体系,它没有改变。

2汽轮机运转调节方法战略

2.1喷嘴调节

(1)汽轮机的榜首级为调节级,其喷嘴成组安置在各自的喷嘴室中。因为两个相邻的喷嘴室之间有隔墙,调节级在任何工况下都是部分进汽,这不只有部分进汽损失,并且会导致高压缸进汽部分在圆周方向上受热不均匀,导致高压缸发生较大的热应力和热变形。

(2)因为调节级与一级压力级进汽口不同,轴向空隙大,流道过渡不均匀,调节级剩下动能难以被一级压力级利用,剩下损失大。

(3)因为部分蒸汽进口,调节级的蒸汽流量参数沿圆周分布不均匀。除离心力和安稳的汽流力外,级动叶片还遭到周期性汽流激振力的影响,这是形成汽轮机激烈振动和轴瓦温度高的重要要素。

(4)工况的改变会引起调节级焓降的大幅度改变,导致调节级(即调节汽室)后温度的大幅度改变,从而添加温度改变引起的热应力和热变形,下降了机组运转的可靠性和对负荷改变的适应性。

(5)调节级最危险的工况不是汽轮机处于最大负荷时,而是榜首个调节阀全开,第二个调节阀未敞开时。此时,调节级焓降、级前后压差和蒸汽流量(流经榜首组喷嘴组)到达最大值,而级部分蒸汽进口最小,导致调节级叶片应力状态最大。此外,因为部分进汽口冲击负荷等要素,调节级处于最危险工况。

(6)在任何工况下,只有一个调节阀可能因部分敞开而发生节省损失。因而,与节省调节比较,低负荷下的节省损失更小,功率更高。

(7)尽管进汽组织节省损失小,但因为调节级进汽损失偏大,剩下转速损失大,调节级功率低,因而高压缸相对内功率低。

2.2改进与完善汽轮机真空系统以及优化抽汽回热系统

一是改进与完善汽轮机真空系统。在火电厂汽轮机运行系统中,应定期维护和检查真空设备,尤其是对润滑油油位、分离器水位、泵体运行是否正常以及电机轴承振动频率的数值是否在一定范围之内等一系列问题进行检查。倘若真空泵具备比较高的水温数值,那么应迅速检查冷却器的运行情况,判断冷却器是否存在堵塞的现象。如果真空系统泄漏的现象存在,那么需要迅速查找泄漏点。并且密切关注真空系统较易形成泄漏点的加热器排空管、凝汽器不锈钢管、疏水管道等位置。需要明确的是,还应结合真空泵与凝汽器的运行现状和应用寿命开展定期保养以及维护等相关工作,保障可以实现其顺利运行的真空标准要求。

二是优化抽汽回热系统。由于汽轮机组整体的热经济性能受到抽汽回热系统性能优劣的直接影响作用,因此很多的火电厂为了实现热经济性能的提升,往往会对抽汽回热系统进行优化。在抽汽回热系统的优化上,需要做到:根据加热器水温与抽汽量状态优化疏水管道以及疏水阀;有效地优化高、低加热器抽空气管道的设置问题,以及优化疏水泵管道,保障疏水泵可以实现理想的处理效果与疏水效果。

2.3旁通调节

(1)旁路阀的敞开和封闭能够快速呼应电网负荷改变的需求,补偿锅炉动态特性差的缺点,进步机组一次调频能力。

(2)在经济负载之前,操控阀完全翻开以进行全规模滑动压力调节。在不预留调节阀节省开度的情况下,具有良好的FM功能,避免了相应的节省损失,消除了部分进汽损失,具有较高的经济效益。

(3)超越经济负荷后,旁通阀开始翻开。此时,一方面,部分蒸汽流经旁通阀形成节省损失,相当于这部分旁通蒸汽在旁通级组中所做功的损失;另一方面,因为旁通蒸汽室的压力随着旁通阀的翻开而添加,因而旁通级组各级的理想焓降减小,速比增大,功率下降。因而,带旁路调节的汽轮机不该在过载阶段长期运转,以免下降其运转经济性。

(4)在经济负荷后的过载阶段,因为旁路蒸汽流量以整机最高的压力和温度穿过旁路级组,这些强度要求较高的级的运转工况相对安稳;同时,旁路蒸汽室压力的升高减小了旁路级组前后的压差,进步了这些级的安全性和可靠性,这对超超临界汽轮机更为有利。

(5)旁路调节作为机组功率调节的辅佐手段,不能独自运用,只能组合运用。

2.4恒压调节

(1)部分负荷时,小阀封闭(节省配汽)使进汽组织节省损失增大,或调节级(喷嘴配汽)部分进汽量减小,使进汽部分损失增大;同时,为了保持锅炉有必要保持的额外给水压力,给水泵的功耗不会因随机组负荷的削减而下降,这将导致机组在部分负荷下经济性差。

(2)当工况发生改变时,调节汽室温度和高压缸排汽温度将发生较大改变,这将在汽轮机相应的金属部件中发生较大的热应力和热变形,这不只会影响机组的安全安稳运转,还会限制机组的变负荷率和机组的启停速度,削弱机组的调频能力。

结论

解决风电、光电等随机波动性强的新能源大规模消费困境,有赖于燃煤火电机组灵活、快速参与电网深度调峰,而汽轮机调节方式的优化是火电机组柔性化改造的主要研究方向。汽轮机的几种基本调节运行方式,如喷嘴调节、节流调节、旁路调节、恒压调节和滑压调节,虽然各有优点,但也有难以克服的缺点。只有合理优化组合各种调节方式,充分发挥各自的优势,扬长避短,燃煤发电机组才能在安全的前提下灵活稳定,稳定经济运行快速参与电网深度调峰——充分挖掘电网低峰期燃煤机组深度调峰能力,在保证新能源消耗的同时,尽量减少燃煤机组的启动、停机和调峰次数;在电网高峰时段,尽量使运行中的燃煤机组满负荷甚至适度超负荷运行,充分发挥燃煤机组的峰值容量,确保电网供电的可靠性。

参考文献:

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