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第四节 单元机组的变压运行

第四节 单元机组的变压运行. 一、滑压运行的基本概念. 滑压运行（ Variable Pressure Mode ）又称变压运行，它是依靠改变进入汽轮机的主蒸汽压力（同时也改变了进入汽轮机的新蒸汽量），来适应外界负荷的变化。 汽轮机的主汽门和调节汽门的开度始终保持不变，即主汽门保持全开，调节汽门也基本上保持全开，进入汽轮机的主蒸汽温度维持额定值不变。. 滑压运行的运行方式. 1. 纯滑压运行方式 指在整个负荷变化范围内，汽轮机调节汽门全开的运行方式。

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第四节 单元机组的变压运行

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  1. 第四节 单元机组的变压运行

  2. 一、滑压运行的基本概念 • 滑压运行（Variable Pressure Mode）又称变压运行，它是依靠改变进入汽轮机的主蒸汽压力（同时也改变了进入汽轮机的新蒸汽量），来适应外界负荷的变化。 • 汽轮机的主汽门和调节汽门的开度始终保持不变，即主汽门保持全开，调节汽门也基本上保持全开，进入汽轮机的主蒸汽温度维持额定值不变。 32-第2张

  3. 滑压运行的运行方式 • 1.纯滑压运行方式 • 指在整个负荷变化范围内，汽轮机调节汽门全开的运行方式。 • 单纯依靠锅炉主蒸汽压力的变化来调节机组负荷，汽轮机没有节流损失，给水泵耗电量最小，但机组对负荷的适应能力差，不能满足电网一次调频的需要，一般很少采用。 32-第3张

  4. 2.节流滑压运行方式 • 在正常情况下，汽轮机调节汽门保持5％～15％的节流，当负荷突然增大时全开，利用锅炉的储热量来暂时满足负荷增加的需要，待锅炉蒸汽流量增加、汽压升高后，调节汽门恢复到原位。 • 这种方式有节流损失，但可以快速响应外界负荷的变化。 32-第4张

  5. 3.复合滑压运行方式 • 机组在高负荷区（一般为80％～100％MCR）保持定压运行(Constan Pressure Mode)，用增减喷嘴的开度来调节负荷；在中低负荷区（一般为30％～80％MCR），全开部分调节汽门（如三阀全开）进行滑压运行；在极低负荷区（一般为30％MCR以下），恢复定压运行方式（但压力定值较低）。 • 汽轮机在全负荷范围内均能保持较高的效率，同时还有较好的负荷响应能力，所以得到普遍的应用。 32-第5张

  6. 例如，某亚临界660MW机组推荐的复合滑压运行方式为：例如，某亚临界660MW机组推荐的复合滑压运行方式为： • 在100％～93％MCR时维持定压运行（新蒸汽压力为16.68MPa）； • 在93％～50％MCR时为滑压运行（新蒸汽压力为16.68～10.06MPa）； • 在50％MCR以下时恢复定压运行（新蒸汽压力为10.06MPa）。 32-第6张

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  8. 又例如，某超临界压力600MW机组采用如下复合滑压运行方式，又例如，某超临界压力600MW机组采用如下复合滑压运行方式， • 在100％～89％MCR时定压运行，主蒸汽压力为（25.1～25.4）MPa； • 在89％～37％MCR时滑压运行，主蒸汽压力为（10.88～25.1）MPa； • 在37％MCR以下时定压运行，主蒸汽压力为10.88MPa。 32-第8张

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  13. 二、滑压运行的特点和最佳运行方式 • （一）滑压运行的特点 • 不同负荷时汽轮机都全周进汽，无节流损失，改善了高压缸内工质的流动，汽轮机内效率比定压运行高，负荷越低，得益越多。 • 给水泵出口工质压力由于锅炉压力下降而下降。 32-第13张

  14. 汽轮机高压缸的排汽温度与焓随着负荷下降略有提高（比热容减小）。汽轮机高压缸的排汽温度与焓随着负荷下降略有提高（比热容减小）。 32-第14张

  15. 滑压运行汽轮机进汽温度在负荷变化时不变，调节级后的汽温变化也很小，汽轮机金属温度稳定并保持在较高水平；中低压缸由于再热汽温提高，金属温度也较高且稳定。因此，变负荷热应力小，允许较高的变负荷速率，寿命损耗减少。滑压运行汽轮机进汽温度在负荷变化时不变，调节级后的汽温变化也很小，汽轮机金属温度稳定并保持在较高水平；中低压缸由于再热汽温提高，金属温度也较高且稳定。因此，变负荷热应力小，允许较高的变负荷速率，寿命损耗减少。 32-第15张

  16. 保持过热汽温，过热器焓增随着压力下降而减少。为了维持额定汽温，滑压运行时过热器喷水量要比定压运行时多些。保持过热汽温，过热器焓增随着压力下降而减少。为了维持额定汽温，滑压运行时过热器喷水量要比定压运行时多些。 32-第16张

  17. （二）复合滑压运行优点 • 复合滑压运行方式广泛应用于调峰机组。 有以下优点。 • 在机组中间负荷范围内运行时，调节阀门保持全开或接近全开，它具有滑压的优点； • 高负荷时定压运行节流损失和高压内工质温度的变化都较小。 • 在低负荷范围内采用定压运行方式。 32-第17张

  18. 32-第18张

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  20. 汽轮机阀门的控制 • 汽轮机高压缸有两种进汽方式 • 节流调节的全周进汽-单阀控制 • 多个高压调节阀的启闭同步进行 • 适用工况：升速、暖机、滑压运行 • 喷嘴调节的部分进汽-顺序阀控制 • 前一个阀门开启到指定开度，后一个阀门才开始开启 • 适用工况：定压运行、带额定负荷 32-第20张

  21. 滑压控制 • 机组按滑压方式运行时，汽轮机调节阀接近全开并保持不变，机组的功率靠改变机前压力和蒸汽的质量流量来实现。 • 为了实现滑压运行，必须在保持汽轮机调节阀开度不变的前提下，生成一个与负荷保持某种关系的压力指令。 • 滑压运行方式需要机组在协调方式（或锅炉跟踪方式）下且目标负荷大于一定值（滑压运行的最低负荷）。 32-第21张

  22. 三、机组的调峰运行 • 调峰运行方式 • 变负荷调峰运行方式 • 采用滑压运行 • 两班制调峰运行方式 • 白天满负荷运行，晚间停机6～8小时，早上热态启动 • 少汽无负荷调峰运行方式 • 夜间负荷减到零，但不解列，发电机保持空转带无功功率运行，汽轮机进少量低参数蒸汽 32-第22张

  23. 变负荷调峰机组的技术性能 • 高负荷时，机组应能在设计允许的最大出力工况（BMCR）安全运行 • 通过现场试验来确定机组的BMCR • 低负荷工况能长期安全运行 • 低压缸喷水压力和喷射角度要调整合理 • 长叶片设计时要解决颤振问题 • 主、再热蒸汽的汽温偏差要小（合缸） • 保证给水加热器的疏水 32-第23张

  24. 具有能够适应电网负荷变化的负荷变化率 • 100%～50%MCR ＞5%/min • 50%～最低负荷 ＞3%/min 32-第24张

  25. 华能石洞口二电厂进口2台600 MW 超临界机组，设计为复合变压运行方式，调峰性能较好，承担华东电网调峰运行任务，经常带中间负荷运行，变负荷速率能满足设计要求，晚间常带50％ 负荷运行，最低稳定燃烧负荷为l50 MW。 32-第25张

  26. 冷态启动时，从锅炉点火到具备汽轮机冲转参数条件约130 min，汽轮机冲转至并网30min，并网至带满负荷170min温态启动时，从汽轮机冲转至带满负荷约l10 min。 • 热态启动时，从锅炉点火到具备汽轮机冲转参数条件约20 min，汽轮机冲转至带满负荷30 min。 32-第26张

  27. 32-第27张

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  30. 四、调峰机组锅炉的特点 • 锅炉调峰能力受到锅炉低负荷的稳定燃烧的制约，需通过一系列的试验来确定，如最低稳燃负荷试验。 • 机组深度调峰运行会涉及到锅炉在变负荷和低负荷运行工况下的水循环安全性，在变负荷时汽包、过热器和再热器的适应性，旁路系统容量和辅机的适应性；空气预热器的积灰和腐蚀、尾部烟道的腐蚀等问题，应进行变负荷和低负荷水循环可靠性试验及变负荷一、二次汽温适应性等试验。 32-第30张

  31. （一）燃烧系统 调峰机组锅炉的燃烧系统的特点主要是变负荷调节简便灵敏、变负荷与低负荷燃烧稳定。 • 煤粉炉稳定燃烧技术主要依据高煤粉浓度稳定燃烧的原理。例如CE公司采用该原理设计的宽调节比燃烧器。 • 低负荷时上下两个喷嘴反方向转动，高浓度煤粉气流离开上喷嘴后仍能保持较高的煤粉浓度，提高了燃烧稳定性。 32-第31张

  32. CE公司在上述的基础上以设计成固定式的宽调节比的燃烧器，喷嘴出口装有钝体。该燃烧器燃烧烟煤不投油助燃的最低负荷可达20％MCRCE公司在上述的基础上以设计成固定式的宽调节比的燃烧器，喷嘴出口装有钝体。该燃烧器燃烧烟煤不投油助燃的最低负荷可达20％MCR • B＆W公司在调峰机组上采取了两个措施：减小单只燃烧器的热功率，使其在32.238.1MW/只燃烧器采用分隔小风箱结构。 • 低负荷时常只有23台磨煤机投运，故给煤系统的可靠性重要。 • 一台锅炉上采用两种容量规格的磨煤机，其中小容量磨煤机在低负荷时使用。 32-第32张

  33. （二）过热器再热器系统 • 调峰机组的锅炉要扩大过热汽温与再热汽温额定值的负荷范围。在设计中常是增加过热器、再热器的受热面积，同时相应增大调温能力。 • 变负荷时过热器与再热器受热面金属易超过其材料的许用温度，故对受热面金属材料有更高的要求。滑压运行变负荷的同时压力与温度也同时变化，金属温度也随之变化，造成锅炉蓄热的变化。变负荷时投入的燃料量有一部分用于锅炉蓄热的变化，引起“过烧”或“欠烧”。 32-第33张

  34. （三）水冷壁系统 • 400t/h超高压自然循环锅炉滑压变负荷试验表明，负荷高时水冷壁循环流速高，负荷低时循环流速低。低负荷时炉膛热负荷不均匀性增大，并且热负荷高的水冷壁的循环流速比热负荷低的水冷壁高好几倍，个别热负荷低的管子在低于界限循环倍率下工作。 • 滑压变负荷运行提高水循环可靠性的措施主要是炉膛热负荷，特别是提高角隅处的热负荷；改善角隅处水冷壁的水循环，如增加下降管断面积和导汽管的断面积等。 32-第34张

  35. （四）空气预热器 • 要求空气预热器在低负荷时能提供一定温度的空气，并防止低温硫酸腐蚀。 • 低负荷时提高空气温度的方法： • 空气预热器前的烟道或磨煤机前的风道内投入辅助燃料的燃烧，加热烟气或空气。 • 高温烟气部分短路至空气预热器进口处。 32-第35张

  36. 低负荷时防止空气预热器低温腐蚀的方法 ： • 高温烟气短路至空气预热器进口。 • 空气预热器进口装置暖风器，用辅助汽源加热空气。 • 热风再循环，提高空气预热器的进口风温。 • 加强对空气预热器的吹灰。 32-第36张

  37. （五）调峰机组锅炉的寿命损耗 • 汽包热应力 • 受热面间相对位移 • 省煤器热应力和氧腐蚀 • 过热器与再热器受热面在变负荷时易发生超温，空气预热器易发生低温腐蚀，这些使 锅炉使用寿命缩短。 32-第37张

  38. （六）自动控制与保护 • 滑压变负荷参数多变，运行操作频繁，需要有较完善的自动调节和程序控制。 • 滑压变负荷运行机组稳定性差，需要有可靠的安全保护装置。 32-第38张

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