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1、调峰与变压运行,国外尤其是西欧、日本对新设计机组的调峰性能甚为重视，这些机组的容量多数在500MW以上，甚至1000MW的超临界压力机组也都设计成可变压运行与两班制运行。,调峰机组的主要性能要求是：（1）良好的启停特性。在夜间负荷低谷时停机数小时后，于次日的负荷高峰期能在短时间内带满负荷，且启动损失小，设备可靠性高，热应力和寿命损耗小。（2）能维持低负荷稳定运行。（3）能够以足够快的变负荷速率安全稳定地升降负荷。（4）在低负荷运行时仍能保持较高的热效率。,机组参与调峰时可能的方式有以下几种：负荷跟随方式定压运行或变压运行；两班制运行方式机组白天满负荷运行，夜间停机68h，早上热态启动。少汽无负
2、荷方式夜间电网负荷低谷时将机组负荷减到零，不解列，从电网吸取少量电力，保持空转带无功功率运行；同时，为及时将送风摩擦产生的热量带走，不断向汽轮机供给少量低参数蒸汽。到早晨电网走出低谷时，再带负荷，转为发动机方式运行。低速旋转热备用减负荷至零后与电网解列，并向汽轮机通入少量低参数蒸汽，使汽轮机转子在低于第一临界转速状态下旋转。,一、变压运行 单元机组的运行目前有两种基本形式，即定压运行（或称等压运行）和变压运行（或称滑压运行）。定压运行是指汽轮机在不同工况运行时，依靠调节汽轮机调节汽门的开度来改变机组的功率，而汽轮机前的新汽压力维持不变。变压运行，是指汽轮机在不同工况运行时，不仅主汽门是全开的，
3、而且调节汽门也是全开的（或部分全开），机组功率的变动是靠汽轮机前主蒸汽压力的改变来实现的，但主蒸汽温度维持额定值不变。,采用定压方法跟踪负荷调峰时，在汽轮机内将产生较大的温度变化，且低负荷时主蒸汽的节流损失很大，机组的热效率下降。变压运行中的单元机组，当外界负荷变动时，在汽轮机跟随的控制方式中，负荷变动指令直接下达给锅炉的燃烧调节系统和给水调节系统，锅炉就按指令要求改变燃烧工况和给水量，使出口主蒸汽的压力和流量适应外界负荷变动后的需要。而在定压运行时，该负荷指令是送给汽轮机调节系统改变调节汽门的开度。,（一）变压运行方式分类1 纯变压运行 是在整个负荷变化范围内，汽轮机调门全开的运行方式。它单
4、纯依靠锅炉汽压变化来调节机组负荷。这种方式由于无节流损失，高压缸可获得最佳效率和最小热应力，给水泵耗电也最小。其缺点是对负荷的适应能力差，因为锅炉调节时滞大，因而不能满足电网一次调频的要求，一般较少采用。,2 节流变压运行 为弥补纯变压运行负荷适应性差的缺点，采用正常情况下汽轮机调门不全开，节流5%15%，以备负荷突然增加时开启，利用锅炉的储热量来暂时满足负荷增加的需要。待锅炉出力增加、汽压升高后，调速汽门开度的变化予以吸收。这种方式有节流损失，不如纯变压运行经济，但能吸收负荷变动，调峰能力强。,3 复合变压运行 在高负荷区（约为额定出力的100%90%）保持定压运行，用增减喷嘴的开度来调节负
5、荷；在中低负荷区（90%50%），全开部分调速汽门（如三阀全开）进行变压运行；在极低负荷区，在低压力下恢复到定压运行方式。这种运行方式使汽轮机在全负荷范围内均保持较高的效率，同时还有较好的负荷响应性能，所以得到普遍的采用。,（二）变压运行的特点 与定压运行相比，变压运行具有以下一些优点：1、可以延伸锅炉的汽温控制点 变压运行时，负荷降低时压力也同时降低，汽压降低使工质过热热与蒸发热的比例发生变化，过热热减少。每千克蒸汽从饱和温度加热到同样的主蒸汽温度需要吸收的热量减少。汽压降低使蒸汽的比定压热容减少。与定压运行相比，等量蒸汽吸收相同烟气热量时，其温升大。,汽压降低，蒸汽比体积增大，流过过热器的
6、蒸汽容积流量几乎同额定负荷时的相同，即蒸汽流速几乎不变；过热器外壁的烟温虽然随负荷减少而降低，但由于压力降低后饱和蒸汽温度也相应下降，所以过热器的传热温差变化不大。综合上述各因素，在变压运行时主蒸汽温度可以在很宽的负荷范围内基本维持额定值。,变压运行对再热汽温变化的影响与过热汽温相似。但汽温特性的改善更好些。这是因为定压运行时，高压缸排汽温度和再热汽温随负荷的降低而减小。而变压运行时，由于高压缸的容积流量基本不变，使高压缸的排汽温度（再热器进口温度）变化不大，甚至略有上升。此外，滑压下的主蒸汽焓在汽温相同时要高于定压运行，也使高压缸的排汽焓升高。因此再热汽温也能在很宽的负荷范围内维持额定值。,
7、变压运行时的汽温特性曲线 图中在采用变压运行时，过热汽温可在40%100%负荷范围内维持额定值；再热汽温可在55%100%负荷范围内维持额定值。变压运行的这种汽温特性无疑将改善机组低负荷工况下的循环热效率。,2、低负荷时汽轮机内效率高于定压运行 变压运行时，汽轮机调速汽门处于全开（或部分阀全开），节流损失小，调节级前后的压力比及其后各级的压力比都基本不变；另一方面，主蒸汽压力随负荷而升降，低负荷时压力也低，蒸汽容积流量基本不变。汽轮机的级效率同级的前后压力比以及通过级的蒸汽容积流量有关，这两项基本不变。,3、负荷变化时汽轮机热应力小、寿命延长 负荷变化时，汽轮机高压缸各级温度几乎基本不变（中、
8、低压缸也同样可以维持各级温度不变），从而改善汽轮机的热力状态，降低热应力和热变形，提高使用寿命。机组全变压运行时，调节级的温度变化实际上很小；复合变压运行时，调节级的温度变化也不超过78。所以变压运行中，高压缸不再受温度变化率过大而产生应力的限制，机组负荷变动率可大为增加（取决于锅炉应力）。在变压运行中负荷变动率如维持不变，则机组的寿命将得到延长。,4、给水泵耗电少 变压运行机组均采用变速给水泵。在低负荷运行时，给水泵不仅流量减小，而且给水压力也降低，因此给水泵的功率消耗可减少。下图为某亚临界机组在不同运行方式下给水泵功率的比较。由图可见，机组在50%负荷下运行时，变压运行给水泵的功率消耗仅为
9、定压运行时的55%。,5、延长锅炉承压部件和汽轮机调速汽门的寿命 低负荷时压力降低，减轻了从给水泵一直至汽轮机高压缸之间的所有部件（包括锅炉、主蒸汽管道、阀门等）的负载，延长系统各部件的寿命。汽轮机调速汽门由于经常处于全开状态而大大减轻了磨蚀并可减少维修工作量。,变压运行也存在一些固有的缺点：（1）负荷变动时，汽包等厚壁部件会产生附加温度应力，限制机组变化速率。（2）机组的循环热效率随负荷下降而降低。（3）变压运行会使水循环发生变化。（4）变压运行的汽包锅炉汽包水室容易发生汽化，可能出现汽水共腾现象。,（5）超临界压力锅炉变压运行，工质经过亚临界压力、临界压力、超临界压力三个区域。在亚临界参数
10、范围内，水冷壁中工质的饱和温度只随压力变化，不随水冷壁吸热量变化。而在临界压力和超临界压力范围内，水冷壁中工质的饱和温度不仅随压力提高而上升，而且随水冷壁吸热量增加而升高。汽温受到水冷壁出口工质温度的影响，汽温调更加困难。,（三）变压运行的适应范围 变压运行具有在低负荷下提高高压缸内效率、提高主蒸汽温度和再热蒸汽温度、降低给水泵电耗、使汽轮机偏于安全等优点，但也有由于压力的降低使循环热效率降低的缺点。因此是否采用变压运行，要进行综合经济技术比较，并非所有负荷下都是变压运行经济。,（四）变压运行对锅炉运行的影响1 负荷变化率 当采用变压运行时，蒸汽温度和汽轮机各部位的温度基本稳定，负荷变化率对汽
11、轮机影响不大，而关键在锅炉。而限制负荷变化率的因素主要是饱和温度变化速度和汽包上下壁温差。汽包饱和温度变化速率一般按制造厂提供的数据在规程中作出规定（国内一般为90/h）。汽包上下壁温差一般以不超过40 为标准。,2 锅炉最低负荷运行问题 机组的最低负荷界限一般来说取决于锅炉。而锅炉负荷的下限又主要取决于燃烧的稳定性和水动力工况的安全性。锅炉低负荷运行时主要遇到的问题及解决办法是：（1）低负荷的燃烧稳定性。（2）空气预热器堵灰、腐蚀和烟道烟囱腐蚀。（3）过热蒸汽、再热蒸汽温度过低。（4）过热器管超温和左右汽温偏差。,3 水动力工况安全性 低负荷时炉膛燃烧的不均匀程度较大，对于汽包锅炉，受热太弱
12、的水冷壁管有可能发生循环停滞或倒流现象。一般对大容量锅炉，在50%额定负荷以上，发生水循环事故的可能性不大。对于直流锅炉，当变压运行至某一较低负荷时，水冷壁系统压力低，汽水比体积变化较大，水动力特性变差，有可能影响到各侧墙的后墙水冷壁的流量分配，发生部分水冷壁出口管的超温现象。运行中一是限制最低负荷，二是燃烧器运行方式要做适当调整，如采用高位磨煤机运行以减轻上述管壁的过热情况。,4 对运行调节的影响 变压运行时，压力变化速度慢，温度变化速度快，过热器、再热器容易超温，需要加强汽温和金属壁温的监视；由于水冷壁储热能力高，过热器、再热器储热能力低，所以为了调节压力，需要过度调节燃烧量，汽温变化幅度
13、增大；低负荷运行时压力低，汽水比体积变化大，水位波动也会加剧，需要根据水位超前信号控制水位。此外，由于汽包的壁温差变化较大，锅炉的升温升压速度也要受到限制。,几种典型锅炉的调峰性能,（一）自然循环锅炉的调峰性能1 变负荷速度首先决定于汽包的疲劳寿命。2 从锅炉点火到与汽机同步运行，变负荷速度决定于汽包和集汽联箱的壁温差、燃烧速率、过热汽温、再热汽温以及汽机升转速等因素。以后决定于汽轮机的热应力和胀差。3 自燃循环锅炉的循环倍率最大，水冷壁金属耗量最多，热惯性最大，进一步影响了锅炉的变负荷速度。,（二）控制循环锅炉的调峰性能汽包有汽水夹层，变负荷速度不受汽包壁温差的限制。循环倍率小，水冷壁金属耗
14、量也相应减小，热惯性较小。同时，低负荷时可利用循环泵加快循环，提高蒸发速度，进一步提高变负荷速度。温态和热态启动时，变负荷速度与自然循环相同。,（三）螺旋管圈直流锅炉的调峰性能无厚壁元件，变负荷速度只受过热器集汽联箱和汽水分离器的限制。直流锅炉金属耗量最小，循环倍率最低，热惯性最小，变负荷速度最大。汽温主要由煤水比调节，喷水量最小，汽温容易控制。螺旋管圈水冷壁在相变最大的区域无中间联箱，不存在工质的再分配，热偏差小。适合变压运行。直流锅炉的启动和变负荷速度主要受汽轮机的胀差和热应力的限制。,人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。,
