1、课题五 单元机组调峰运行一、概述1、为什么要采用单元机组调峰运行？2、定义：指承担电网中最低负荷到最高负荷之间部分的发电负荷运行。3、分类1）变负荷调峰运行：2）两班制调峰运行：3）少汽无负荷调峰运行：通过调节机组负荷以适应电网峰谷负荷的需要。是通过启停部分机组来进行电网的调峰。就是在夜间电网低谷时间将机组减负荷到零，但不从电网解列，保持发电机与电网并列运行，发电机从电网吸收部分电力，用以驱动转子空转；同时，为带走由于汽轮机叶轮因鼓风摩擦产生的热量，应不断向汽轮机供给少量低参数的冷却蒸汽。到次日早晨电网负荷回升后，再接带负荷，转为发电机方式运行。二、变负荷调峰运行1、定义：2、分类：1）定压运
2、行：2）滑压运行：3、滑压运行分类1）纯滑压运行定义：优点：通过调节机组负荷以适应电网峰谷负荷的需要。定压运行和滑压运行汽轮机自动主汽门前的压力和温度均保持不变，在不同的工况时依靠改变调速汽门个数及调速汽门开度来调整机组的功率。汽轮机所有的调节阀均全开，随着负荷的改变，调整锅炉燃烧量和给水量，改变锅炉出口蒸汽压力（温度不变），以适应汽轮机负荷的变化。在整个负荷变化范围内，汽轮机所有调整汽门全开，利用锅炉改变主蒸汽压力来适应机组功率变化的运行方式。无节流损失，高压缸可获得最佳效率和最小热应力，给水泵耗电量小。缺点：2）节流滑压运行定义：优点：缺点：3）复合滑压运行定义：a、低负荷滑压运行，高负荷
3、定压运行特点：b、高负荷滑压运行，低负荷定压运行特点：锅炉调节时滞大，对负荷响应能力差，不能满足一次调频需要正常情况下调节汽门不全开，预先将汽轮机调节汽门节流5%-15%，以备电网负荷突然增加时开启，利用锅炉储热来暂时满足负荷增加的需要，待锅炉蒸发量增加，汽压升高后，调节汽门再循环到原位。适应负荷，调峰能力较强。节流损失。指滑压运行和定压运行相结合的一种运行方式。既具有低负荷滑压运行优点，又保证了单元机组在高负荷时调频能力。使机组低负荷时仍保持一定的主汽压力，从而可保证较高的循环效率和机组安全性。c、高负荷和极低负荷时定压运行，其他负荷滑压运行特点：4、滑压运行特点优点：1）负荷变化时蒸汽温度
4、变化小2）再热汽温易于控制3）低负荷时汽轮机内效率高4）负荷变化时汽轮机热应力小5）给水泵耗电少6）各承压部件寿命延长7)减轻汽轮机结垢缺点：1）负荷响应速度相对较慢2）低负荷时机组循环效率降低3)高负荷运行不经济保证了单元机组在高负荷时调频能力，中间负荷时有较高的热效率，在低负荷区域热效率不致过多的降低。5、滑压运行的适应范围 滑压运行具有在低负荷下提高汽轮机内效率，提高主蒸汽，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等缺点。因此是否采用滑压运行，要进行综合技术经济比较，并非在所有负荷下都是滑压运行经济。所以现在通常都采用复合滑压运行。6、滑
5、压运行对锅炉运行的影响1）锅炉最低负荷运行问题 汽轮机允许的最低负荷值比锅炉要低，一般来说只要机组负荷不低于25%，其排汽缸温度、排汽温度、本体膨胀、胀差及振动等都变化不大。因此机组的最低负荷界限一般取决与锅炉。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问题及解决办法：a、低负荷燃烧的稳定性 锅炉燃烧稳定性与炉膛型式、燃烧器结构、炉膛热负荷、煤质等因素有关。运行中提高低负荷稳燃性能的措施：适当降低一次风率，提高煤粉浓度；尽可能投用下层燃烧器，停止用上层燃烧器；低负荷时，应适当将煤粉磨得更细些，以加快燃烧反应速度；开大暖风器蒸汽门，提高入炉空气温度；适
6、当降低炉膛负压，减少漏风；加强对火焰监测系统监视，一旦出现稳燃不稳时及时采取措施。b、空气预热器堵灰、腐蚀和烟道烟囱腐蚀。低负荷时空气预热器容易堵灰、腐蚀、烟道烟囱也容易腐蚀损坏。应注意保持暖风器满出力运行，提升风温、烟温及管子壁温；加强预热器的吹灰操作，减轻堵灰。c、过热蒸汽、再热蒸汽温度过低。变压运行虽有延伸汽温控制点的优越性，但负荷低到一定程度后，汽温仍会随负荷而下降。若机组长期指定承担中间负荷，低负荷下汽温低于规定值的下限，即应考虑必要的改进，如增设炉烟再循环、增加过热器或再热器面积等。d、过热器管超温或左右汽温偏差。低负荷时，流经过热器的蒸汽量小，分配不均匀，个别过热器管会因为冷却不
7、足而超温过热；低负荷时锅炉燃烧易偏斜，加上蒸汽流量在平行管中分配不均，将会造成过大热偏差。应注意维持过量空气系数不要过低；控制负荷增减速率；要增设壁温测点加强监视；保持运行的燃烧器匀称等。2）水动力工况安全性 对直流炉来说，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，有可能影响到个侧墙和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。运行中一要限制最低负荷；二是燃烧器运行方式要作适当调整。7、变压运行对汽轮机影响 在变压运行时，主蒸汽、再热蒸汽温度均能维持额定值，使汽轮机各级金属温度几乎不变，无附加热应力。低负荷时排汽缸温度、排汽温度、本体膨胀、胀差
8、及振动等都变化不大。但仍需注意以下几个问题：1）负荷很低时低压转子流量小，汽轮机叶片根部将产生较大的负反动度，造成蒸汽回流、效率降低和叶片根部出汽边水刷，甚至还有可能引起不稳定的旋涡，使叶片承受不稳定的激振力的颤振。2）锅炉低负荷时，有可能产生主汽温与再热汽温的偏差增大，对于高中压缸合缸的机组，高中压缸两个进汽口相邻处的温度梯度过大将产生较大热应力。3）低负荷时排汽温度将升高，如升高过大采用喷水减温，要注意可能雾化不佳、喷水位置不当而造成低压缸叶片受侵蚀。4）低负荷时给水加热器疏水压差很小，容易发生疏水不畅和汽蚀，因此要备有正确的监测手段和相应的保护措施。8、直流炉的调峰性能1、直流炉无厚壁元
9、件，可提高启动和变负荷速度，变负荷速度只受联箱和汽水分离器的壁温差的限制2、直流炉的金属耗量少，循环倍率低，热惯性小，变负荷速度大3、主汽温度主要由煤水比调节，喷水量少，汽温容易控制4、直流炉的启动及变负荷速度主要受汽轮机的胀差和热应力限制三、两班制调峰运行方式1、定义是通过启停部分机组来进行电网的调峰。2、分类1）在电网低谷时间将部分机组停用，在次日电网高峰负荷到来之前再投入运行，通常这些机组每天停用68小时2）在每星期低谷负荷时间（周末）停用，其他时间运行3、特点能适应频繁的启停，启停时间要短，而且操作简便可靠，热损失小4、两班制调峰运行遇到的主要问题及解决措施1）热应力引起的疲劳损伤 两
10、班制调峰的机组夜间低谷停机后应维持较高的汽轮机缸温，这样在次日再启动时可按热态以较快速度完成启动过程，尽快带上电网所需负荷。但是，如果锅炉汽温不能及时跟上，使汽轮机冲转时汽温与缸温不能合理匹配或在启动过程中金属部件温升过快，都会产生过大的热应力，使汽轮机的疲劳寿命损耗增大。措施：a、采用合理的停机方式，尽量提高停机时主蒸汽温度采用定温滑压停机而不采用额定参数停机或滑温滑压停机b、选择合理的冲转参数c、采用中压缸进汽启动方式可以避免高中压缸联合进汽冲转时小流量带来的热冲击，可以缩短启动过程时间且安全可靠性高。d、采用全周进汽方式启动e、加强监测和检查 两班制调峰的启停过程中要注意加强各部分金属温
11、度和膨胀系统的监测，尤其是变化最大的调节级后，所有的 测点要保证正确可靠。现代大型汽轮机多采用在控制转子热应力的基础上进行自启停和运行工况的监控，可以有效地控制和指导运行人员进行合理的启停操作，以及合理的进行机组的寿命分配，为机组的启停调峰运行带来了极大的方便。2）汽缸上下温差过大引起热变形 汽缸由于结构上的特点，往往在停机后下缸冷却快于上缸，产生过大的上下缸温差，引起汽缸热变形并使动静部件之间径向间隙减小，严重制约了机组启停的机动性。措施：a、改进汽缸的保温材料和保温工艺b、投用汽缸夹层加热装置c、采用定温滑压方式停机d、打闸停机时，及时调整轴封蒸汽供汽压力，直到真空到零后方可停止轴封供汽e
12、、尽可能缩短停机时的空负荷运行时间f、打闸停机后及时关闭门杆漏汽至除氧器的截止门g、严格防止停机过程中和停机后汽轮机进冷水或冷汽3）启停过程中出现过大胀差 在机组启停过程中往往会出现胀差过大的问题，制约机组调峰的机动性。措施：a、注意机组滑销系统的检修和维护，保证汽缸自由胀缩b、合理选择启动冲转参数，防止热态启动时转子过度冷却c、合理调节轴封供汽参数，防止转子过度的加热或冷却d、缩短启动时的空负荷运行时间，适当延长低负荷暖机时间e、采用定温滑压停机方式f、尽可能缩短停机时的空负荷运行时间四、少汽无负荷运行方式1、定义 就是在夜间电网低谷时间将机组减负荷到零，但不从电网解列，保持发电机与电网并列
13、运行，发电机从电网吸收部分电力，用以驱动转子空转；同时，为带走由于汽轮机叶轮因鼓风摩擦产生的热量，应不断向汽轮机供给少量低参数的冷却蒸汽。到次日早晨电网负荷回升后，再接带负荷，转为发电机方式运行。2、特点 操作比两班制简单，可以省去抽真空、冲转、升速、并网等操作，使启动速度加快。3、少汽无负荷遇到的主要问题及解决措施1）确定合适的供汽点和冷却蒸汽参数 冷却蒸汽的汽源来自邻机，由汽缸尾部或本机相应的抽汽口送入汽缸，供汽汽源和送入口可以是一个或多个，一般视机组容量大小确定。冷却蒸汽参数和送入口的选择主要考虑转子温度和低压缸长叶片以及排汽温度的控制，使温度不能超限。在一定范围内，若冷却蒸汽量小，整个
14、汽轮机温度水平就比较低，随后加负荷的时间就长，而且排汽温度高；若加大冷却蒸汽量，则汽轮机的金属温度可维持在较高水平，可提高加负荷的速度，且排汽温度低，还可减少从电网吸取的有功功率；但冷却蒸汽量超过限度，可能会造成汽轮机超速，因为少汽无负荷运行时，汽轮机不受危急保安器的控制，若此时发电机跳闸，则将使机组超速。2）尽可能采用滑压定温方式减负荷3）转为发电工况时主蒸汽温度应足够高。这样使调节级和其他各级的温度不致陡降。4）在工况转换操作时应及时送上冷却蒸汽由发电工况转为调相工况前应先投冷却蒸汽；而由调相工况转为发电工况时，则要先上负荷后再切断冷却蒸汽，从而使汽轮机各级温度变化平缓，避免热冲击。5）提高初始阶段的升负荷速度避免低负荷阶段蒸汽参数不匹配对汽轮机的热冲击6）保持冷却汽源的参数稳定7）尽量维持较高的凝汽器真空 在相同的冷却蒸汽量下，提高凝汽器真空，既可维持较低的排汽温度，还能减少从电网吸收的功率，对机组安全性和经济性都有利。五、几种调峰运行方式比较1、安全性变负荷运行方式、少汽无负荷、两班制2、调峰幅度少汽无负荷和两班制、变负荷运行方式3、机动性变负荷运行方式、少汽无负荷、两班制4、运行操作量变负荷运行方式、少汽无负荷、两班制5、经济性
