深度调峰下汽轮机组滑压运行优化技术研究

杨上

摘  要：为降低汽轮机组滑压运行模式下的能耗，提高机组的整体经济性，提出深度调峰下汽轮机组滑压运行优化技术研究。通过分析深度调峰下汽轮机组滑压运行方式，分析其相关特点，根据计算的汽轮机性能极限值优化给水系统，进而实现整体技术优化。通过实验对比优化技术前与优化技术后的运行能耗，可以看出优化技术后能够有效降低汽轮机组滑压运行热能耗。

关键词：汽轮机组;滑压;深度调峰;运行优化

中图分类号：TK262       文献标识码：A 文章编号：2096-4706（2020）17-0155-03

Abstract：In order to reduce the energy consumption of steam turbine unit under sliding pressure operation mode and improve the overall economy of the whole unit，the optimization technology of sliding pressure operation of steam turbine unit under deep peak load regulation is proposed. By analyzing the sliding pressure operation mode of steam turbine unit under deep peak load regulation，the relevant characteristics are analyzed，and the feed water system is optimized according to the calculated performance limit value of steam turbine，so as to realize the overall technical optimization. By comparing the operation energy consumption before and after the optimization technology，it can be seen that the optimized technology can effectively reduce the heat consumption of steam turbine unit in sliding pressure operation.

Keywords：steam turbine unit;sliding pressure;deep peak shaving;operation optimization

0  引  言

汽輪机组作为国家能源集团国电承德热电有限公司中动力装置的主要设备，易受到能源主体影响。当前因国家能源构成不够完善，导致发电厂中汽轮机组调峰能力较差，尤其在近些年新增装机容量中，大型汽轮机组占比较大，其调峰能力与调峰效率优化是一种必然的选择。深度调峰可以有效提高汽轮机组的运行工作效率，其首要考虑因素是汽轮机组的运行滑压[1]，这是由于汽轮机组滑压变化会直接改变汽轮机内效率和循环效率，其效率的改变会对经济性产生影响，叠加经济性能后产生运行极值，即为深度调峰下经济最优汽轮机组滑压。为得到汽轮机组运行滑压最优值，通常在同一深度调峰下进行汽轮机组滑压试验，计算汽轮机热耗率，即可在不同深度调峰下获得机组运行的滑压曲线[2]，进一步确定经济最优的汽轮机组滑压。在深度调峰下汽轮机组选择我司660 MW汽轮机组作为实验对象，滑压运行还需注意保证运行平稳，通过优化汽轮机组滑压运行相关参数以降低汽轮机组的运行能耗，提高整体的经济性。

1  深度调峰下汽轮机组滑压运行优化技术

1.1  深度调峰下汽轮机组滑压运行方式分析

汽轮机组运行方式根据调节方式不同，分为旁通配汽、节流配汽与喷嘴配汽三种模式。目前不论采用哪种模式，机组运行普遍使用滑压运行方式，结构如图1所示。

在高负荷运行汽轮机组时，可一定程度上提升滑压运行装置的热功率;在低负荷运行时，汽轮机组难以保持新汽温度和再热温度不变，一般情况下会在出口位置温度较低。因此，可通过更改滑压运行方式，使蒸汽压力可以随着负荷变化而变化，从而保障整体装置的经济性[3]。当压力降低到一定数值时，饱和蒸汽随之上升，相应的定压比热随之下降。在保持新汽温度不变的条件下，蒸汽温度明显升高，但压力随之下降，需要使用过热器与再热器以降低负荷并维持新汽温度与再热温度不变。滑压运行时汽轮蒸汽容量不会发生太大变化，进汽时蒸汽在喷嘴通道内与出口处的流速均不变，这也保证了汽轮机组动力特性保持不变，因而减少了额外附加热损失，保持了较高的效率;并且滑压运行可有效减少给水泵耗功量。而定压运行中，在机组负荷持续降低时，主汽压力过低会导致机组整体热效能降低得更为显著，没有明显经济优势。因此考虑到运行稳定性问题，本文采用滑压运行。

1.2  深度调峰下汽轮机性能极限优化

深度调峰下，外界热交换对汽轮机的热性能具有严重影响，因此需要严格隔离机组以排除外界热交换过程对热耗率的影响。隔离机组过程中，需要考虑汽轮机组各级抽汽的单位工质吸热量极限，依据吸热量极限进行适当的机组隔离。

按照分析式运行原则，假设汽轮机组输出功率保持稳定，通过回热汽轮机组矩阵方程，得出各深度调峰值下，汽流量变化与主蒸汽流量变化比的回热汽轮机组汽流量变化函数Kr为：

式中：AT表示回热汽轮机组矩阵方程的结构矩阵;a表示汽轮机组运行逆矩阵;τ表示单位深度调峰下在各级加热器中的焓升量;q表示汽轮机组单位主给水量固定下的吸热量;σ表示汽轮机组单位冷却下，再加热的吸热量;Y表示汽轮机组各级加热器做功的焓降与蒸汽进入汽轮机做功的焓降的比值。通过上述计算的汽轮机组汽流量变化，计算汽轮机组各级抽汽的单位工质吸热量极限[4]，公式如下：