单元机组变压运行的经济性研究

姜铭

摘 要：一直以来我国的电网都是采用火电机组提供动力，随着人们生活水平的提高，用电的地方也越来越多，火电机组的耗能也越来越大，如何提高单元机组的经济性一直是电厂研究的重点，文章主要介绍了影响单元机组变压运行的因素，并针对出现的问题提出有效的解决方案。

关键词：单元机组；经济性；现状；分析

1 单元机组经济性现状综述

在当前我国的电力建设的不断发展，已经能够基本满足市场的需求。在火电机组的负荷优化分配以煤耗作为主要特点。但是随着我国工业生产耗电量持续增大，火电机组经常处在低负荷的状态下。火电生产经济性仍然是高耗能，低产出。如何提高机组变压运行的经济性，降低火电生产的成本，实现电厂及整个社会的利益最大化，仍然形式严峻。目前火电机组的运行中仍认识以定压运行和滑压运行两种模式为主。如何提高经济性现状需要从这两种运行模式中下手。不同的运行模式对经济性的影响不同。主要表现在调节阀门压损的变化，给水泵耗功，循环热效率。

1.1 调节阀门压损对机组经济性的影响

运行过程中的平均压损受定压运行的影响，当机组处于局部负载时，调节阀门的实际开度会增大，使得相应的节流损失增大，进而影响到阀门的平均压损。因此，汽轮组采取定压运行的方式能够影响有效地减少机器磨损，从而降低生产成本，提高经济效益。调节阀门压损程度大的时候，热蒸汽流失较多，用于推动热轮机的蒸汽自然减少，从而造成较多的热量流失。在对锅炉经济性分析以及建立模型时，这一点往往被忽略了。在以往的分析中，对此问题的重视度不够也是造成目前机组变压经济性低的原因之一。

1.2 循环热效率对机组经济性的影响

汽轮机组不同之处，主要体现在设计初温、初压、再热温度、再热压力和流量等影响因素上，采用单变量分析法，控制其他影响因素不变，运行负荷为一个变化的数值，假定再热后的蒸汽温度近似于既定温度，机组之间的再热压损也相当，则机组之间的中低压缸的热力过程线相似，通过分析两种运行模式的经济性，从而分析出何种汽轮机运行模式对汽轮机内耗影响更大。经济性的主要差异体现在高压缸上，喷嘴配汽定压运行机组调节级效率下降较多，实际数值的差异主要受制于工作负载的实际值、实际运行工况时的喷嘴个数、级数调节的相关技术变量、高压汽缸的抽气率等。

1.3 给水泵耗功对经济性的影响

在低负荷运行的情况下给水泵的耗功较低，高压缸的排气温度降低少，同时使低压缸的保持着较高的温度，较高的效率。总体上使汽轮机的排气程度增加。在使用水泵压生减小也能够对经济性得到有效的提高。水泵耗功低对经济性最大影响是降低能耗。在我国以往机组的研究时往往对水泵的节能监测不够，检测系统不完善，从而造成经济性直高不下。在给水泵的参数测量上也不够准确。

1.4 高压缸对经济性的影响

汽轮机变压运行时，高压缸门阀散热量损失少，而缸内仍保持较高的运行效率。当主蒸汽机压力降低时，机组循环的效率也大幅度降低。在主蒸汽压力保持某一值的时候，变压运行经济性最好。在分析机组变压运行经济性时，必须综合高压缸与给水泵，不能只追求某一方面。用能量价值分析法进行分析，机组热耗能变化影响机组的发电能耗。热耗率高，则意味着发电成本较高。在讨论变压运行的经济性时必须从企业利益，社会利益两个方面来考虑。

2 影响单元机组耗能的因素

2.1 变压运行时，循环热效率的变化

火力发电厂的循环是再热回热循环。为了比较起见，可不再计算热和回热的影响，在些种条件下，此较初温不变而初压变化时对循环热效率的影响。汽轮机实际的运行过程中会有大量的热量散失。从整体上看，整个热力循环过程中，会有许多热量散失环节。包括机组回热系统热量散失，管道泄漏热损失，主蒸汽和再热蒸汽热端管道热量损失，锅炉排污损失，机组回热系统等热量损失，这些热量损失总体上造成了变压运行经济性较低，热量流失过必然会造成经济型下降。总体耗能增加。全厂的热损失取决于管道热损失。

2.2 变压运行时，汽机内效率的变化

变压运行时，汽机内效率是升高的，主要是包括主汽门、调节汽门在内的高压缸内。[1]体上效率不变。在相同情况下变压运行时，相对于等压运行状态来说，各压力级的压力没有变化而温度均有所提高，所以容积流量不变，排汽级效率也稍有增加。所以变压运行对内效率的影响，主要在于高压缸内效率。蒸汽在级内流动产生的能量损失，主要包括叶栅损失、余速损失、叶轮摩擦损失、鼓风损失等。各级余速的利用提高了汽轮机的内效率。叶轮摩擦损失由于蒸汽的黏性在叶轮表面形成附面层，由叶轮带动旋转，与蒸汽黏附在隔板和汽缸壁上的附面层之间形成摩擦阻力。

2.3 锅炉出口蒸汽温度的影响

热电厂锅炉出口蒸汽的影响是总体上决定能耗高低的重要环节。过高或者过低的出口蒸汽温度都会影响着设备的正常运转和生产效率。防止出口蒸汽温度的大起大落最有重要的作用。出口温度太高，则会造成能耗过大，资源浪费，火电生产成本大幅提高，许多设备难以承受，则锅炉钢板变软，严重的过热甚至会导致热管爆裂。出口温度太低，则汽轮机动力不足，难以运转。造成蒸汽湿度过大，腐蚀叶轮，影响设备寿命。严重时会发生水冲击。

2.4 给水泵动力结构的影响

变压运行与给水泵流量监测相结合的方法有利于提高经济效率。给水泵变速方钱主要有变转速汽动泵和带液力联轴器的电动泵两种主要方式。[2]泵以分为很多种，有DG型次高压锅炉给水泵，还有DC型，锅炉给水多级泵。DG型单吸多级离心泵作为高压锅炉给水或其他高压给水用。不同动力结构的给水泵有不同的优势与缺陷。给水泵作为火电厂的核心动力之一，在整个供电环节中具有举足轻重的地位。因此，高效率，高动力的给水泵能够有效的提高变压运行的经济性。

3 提高单元机组变压运行经济性的方案

3.1 加快大容量火电机组和大规模火电厂的建设

火力发电，利用煤、石油等固体、液体、气体燃料燃烧时产生的热能，通过发电动力装置转换成电能的一种方式。中国的煤炭资源丰富，1990年产煤10.9亿吨，其中发电用煤仅占12%。火力发电仍有巨大潜力。通过大力推行火电站建设，增加火电机组装机总量，一方面有利于提高资源利用效率，使变压运行经济性大幅度提高。另一方面，有利于增加我国的能源供给，增加可用能源总量。

3.2 大力推广超临界火电机组的应用

所谓超临界机组是指主蒸汽压力大于水的临界压力22.12兆帕的机组，而亚临界机组通常指出口压力在15.7～19.6兆帕的机组。习惯上，又将超临界机组分为两个层次：一是常规超临界参数机组，其主蒸汽压力一般为24兆帕左右，主蒸汽和再热蒸汽温度为540～560℃；二是超超临界机组，其主蒸汽压力为25～35兆帕及以上，主蒸汽和再热蒸汽温度一般580℃以上。超临界机组具有煤耗低、环保性能好、技术含量高的特点，机组热效率能够达到45%左右。超临界机组最大的优点是节省煤炭资源。减少污染物的排放，在环保方面具有极大的优势。

3.3 提升火电结构中供热机组的比例

机组供热时将汽轮机已经做功的蒸汽来对外供热，有效利用汽轮机的抽气。有利于提高机组热效率。并且供热量越大，热耗越低。因此，提升火电结构中的供热机组比例具有重要的作用。

4 结束语

我国经济水平的不断提高，人们的用电需求越来越大。我国电网的动力主要由火电机组提供，耗能量随着供电量的增大而增大。如何减少机组的耗能量，提高机组的经济性成为业内研究的重点。在当前形势下，通过提高变压机组运行的经济性，对与环保，节能，减排，降低火电成本都有十分重要的作用。

参考文献

[1]袁庆龙，候文义.Ni-P机组变压经济性研究[J].太原理工大学学报，2012，32（1）：51-53.

[2]刘国钧，王连成.火电机组变压原理研究[M].高等教育出版社，2013，34（2）：68-79.