浅论低负荷运转方式对机组经济性影响

论文导读：
摘要：针对目前调峰机组在负荷较低时，采用低负荷运转方式参与调峰，通过对这种运转方式的缺点进行分析，提出一些改善低负荷运转经济性的方式和策略
关键词：汽轮机；低负荷运转；经济性
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低负荷运转，指的是机组白天基本满负荷运转，深夜负荷低谷时降低负荷运转。要使用这种方式运转机组，必须要具有负荷快速变化(5-10%分钟)的适应能力，而且运转稳定性要好，并能保持较高的热效率。我国目前参与调峰的火电机组都是按照基本负荷设计制造的，其负荷响应能力和变负荷运转的稳定性均没有专业的火电调峰机组快速和稳定，在这种情况下，机组在低负荷运转时存在很多的理由。
(1)机组热耗升高
从330MW主力机型的汽轮机在不同负荷下其设计热耗率的变化趋势来看, 机组负荷在 250MW 以上时, 机组热耗率的变化并不是很大。随着负荷的降低, 热耗率的增大速度加快, 发电煤耗率以较快幅度增大, 可见在低负荷下运转对机组的经济性会产生较大的影响。通常, 随着机组负荷率的下降, 厂用电量的下降幅度并不大, 送、引风机、凝结水泵、循环水泵等其自身容量都较大, 低负荷下又不易调节, 这使得它们的功率随机组负荷下降减少较小, 机组的供电煤耗率将大幅度上升。
(2)机组厂用电率升高
火电机组通常在选定锅炉、配套辅机及选配电动机的容量时, 由先确定的汽轮机容量选定锅炉容量, 再用现有的各类辅机产品进行配套, 其设计容量往往被一级级放大, 在低负荷工况下运转如不能调节, 将会使厂用电率升高。感应式电动机在低负荷下运转时, 还会使功率因数降低, 增大电路损耗。另外, 风机的效率与所处的系统密切相关, 两者应相互适应。若系统阻力变小, 风机特性不变, 为满足低负荷运转要求, 不得不节流, 导致运转电耗增大, 厂用电率升高,使机组的供电煤耗增大。
(3)机组燃烧不稳定
机组负荷越低，对锅炉燃烧的要求越高，以国产330MW主力机型为例，通常可以携带的最低负荷在180MW到200MW之间，个别燃烧调整较好的机组可以达到150MW左右，当负荷低于这一界限时，燃烧开始出现不稳定的现象，甚至需要投油才能进一步稳定燃烧，这明显会使机组的运转成本大幅的提高。
一般情况下,采用中储式制粉系统的机组,80%~90%额定负荷以上为经济负荷区,此时锅炉效率最高,负荷降低会造成锅炉效率下降;而配直吹式制粉系统的机组,经济负荷区的锅炉效率可能比满负荷时略高。在入炉煤质稳定、运转调整及时的条件下,对于不同炉型与制粉系统的锅炉,在“经济负荷区”内,负荷对热效率的影响不大,一般在1%内波动;但机组在“非经济负荷区”运转时,机组负荷对锅炉效率的影响明显。负荷率对汽轮机热耗的影响则是极明显的,主要是蒸汽初参数和阀门的节流损失。低负荷下,由于主汽流量降低,如果关小阀门开度,节流损失非线性增加;如果维持阀门开度不变,降低蒸汽压力、温度参数,此时机组循环效率降低,经济性下降。无论采用哪种运转方式,汽轮机的热力特性表明其热耗与负荷始终存在一个近似反比例关系,即负荷越低,热耗越高。
例如，目前主力的330 MW机组低负荷运转时,由于偏离额定工况,会引起经济性的下降,当负荷降到60%时,装置效率相对降低1.31%,煤耗增加10.5 g/(kW·h),达到315 g/(kW·h低负荷运转方式对机组经济性的影响相关范文由写论文的好帮手www.7ctime.com提供,转载请保留.),但与小容量机组相比,其调峰幅度和经济性都具有优势。
我国目前现役的330 MW机组,都是按带基本负荷设计的,主机及辅机都不适于频繁启停,而且若负荷低谷时间不大于11.5小时,方能适合低负荷调峰方式，若大于这一时间，则要进行两班制运转方式参与调峰，这对机组热应力承受能力的要求更高。
参与调峰机组在低负荷运转时，必须要进行经济性的分析，要在适应我国目前火电机组进行调峰的状况同时，想办法提高经济性。
煤种的选择、锅炉的配风对锅炉效率影响显著。由于低负荷下炉膛温度低,若燃烧氧量低,虽易于着火,但燃烧后期风粉混和差,燃烧不完全,飞灰可燃物及大渣含碳量高,炉效低;氧量高,导致炉温更低并且增加了排烟热损失,影响着火稳定性。因此运转中保持合适的氧量相对重要,可以通过燃烧调整试验确定最佳氧量。
当煤种变化时,运转工况发生转变,有经验的运转人员可以通过炉膛四周看火及根据炉底渣的情况判断燃烧工况的优劣,并在运转中加以调整。一次风作为煤粉干燥的热源、输送煤粉的动力,选择合理的一次风量应能满足煤粉中挥发分完全燃烧的需要,在低负荷条件下,宜将一次风压制约在较低水平，此时锅炉未燃碳热损失较小,可提高低负荷运转的经济性。
另外在运转工况下采用合理的轮换方式对锅炉受热面定期吹灰,可以保护受热面清洁,提高受热面吸热能力、减少烟道阻力,减小引风机电耗。同时利用检修机会解决空预器的堵灰可以降低风、烟道阻力、降低风机电耗,提高低负荷运转的经济性。
机组低负荷运转条件下,合理安排给水系统运转方式可以提高机组的经济性。在低负荷状态下可采用单泵给水运转方式，如果常年处于低负荷调峰运转状态的机组，可以考虑对机组的给水泵组进行变频改造，降低给水泵在低负荷状态下运转的电流，通常情况下可降低100A左右的电流，可以有效的制约厂用电率，降低机组的煤耗。
机组低负荷运转中应根据季节特点调循环水运转方式,在保证足够循环水量前提下,尽可能减少循环水泵的运转台数,根据凝结器真空特性曲线、凝结水溶氧、凝结器端差等参数变化情况加强对凝结器运转工况分析,定期进行真空严密性试验,发现凝结器汽、水侧漏空气,应及时查找并加以消除,对凝结器水室堵塞及铜管脏污,应定期进行冲洗或清洗。
还可以通过调整运转方式来提高经济性，目前应用较为广泛的机组在低负荷状态下滑参数运转，通过对高压缸调节门管理曲线和主蒸汽压力滑压运转进行优化，实现了顺序阀制约方式，得到了机组优化后的主蒸汽压力运转制约曲线，显著提高了机组变负荷运转时的经济性，运用这种综合优化的策略，为解决汽轮机低负荷运转经济性论文导读：程师宁夏电力能源科技有限公司汽机室专责从事机组热力系统评价及节能降耗工作参考文献：沈建龙李晓东《机组在低负荷运转方式下的节能制约方式探讨》宁夏电力2007年第6期朱光明《大型火电机组低负荷运转经济性研究》湖南电力2008年第1期黄锦涛《300MW火电机组调峰运转经济性分析》热力发电2000年第
差的技术难题提供了一种有效的途径。
机组在低负荷运转期间, 通过对燃料的入厂和入炉、锅炉燃烧以及蒸汽的生产和消耗、汽轮机组发电和电力输送等主要生产环节所采取的节能制约方式和低负荷运转期间的安全制约进行有益的探索实践, 使各生产环节中的能源消耗水平得到了合理制约。
当然, 节能降耗工作的复杂性、长期性和今后市场竞争的激烈性, 决定了我们有很多工作需要去做和不断地加以完善, 需要进行更多地探索和实践。
作者简介：王鹏 男 助理工程师 宁夏电力能源科技有限公司汽机室专责 从事机组热力系统评价及节能降耗工作
参考文献：
[1]沈建龙 李晓东《机组在低负荷运转方式下的节能制约方式探讨》 宁夏电力 2007年第6期
[2]朱光明《大型火电机组低负荷运转经济性研究》湖南电力2008年第1期
[3]黄锦涛《300 MW火电机组调峰运转经济性分析》热力发电 2000年第5期
[4]周文胜《提高机组低负荷运转经济性的讨论》 湖南电力2003年第3期
[5]范鑫《超临界600MW汽轮机低负荷运转优化技术研究》 中国电力 2012年第11期