調節抽汽式汽輪機

調節抽汽式汽輪機是指抽汽壓力可以調節的抽汽式輪機。調節抽汽式汽輪機，又稱單抽汽供熱式汽輪機，由高壓段和低壓段組成，相當於1台背壓式汽輪機與1台凝汽式汽輪機的組合。新蒸汽進入高壓段做功，膨脹至一定壓力後分為2股，1股抽出供給熱用戶，另1股進入低壓部分繼續膨脹做功，最後排入凝汽器。

基本介紹

• 中文名：調節抽汽式汽輪機
• 外文名：regulatedextractionsteamturbine
• 套用學科：電力
• 領域：工業
• 學科：電力工程
• 領域：能源

簡介

由於國家大力發展城市“集中供熱”和“熱電聯產”，隨著大容量供熱式汽輪機組的不斷投運，供熱式汽輪機組在電網中所占的比重越來越大。由於供熱式汽輪機組對外熱負荷對電網的影響和限制，整個電網的調峰能力將受到越來越大的制約。

在電網仍然缺乏調峰能力以及存在電力缺口的情況下，為了保證電力平衡，使供熱式汽輪機組更加深入地參與電網調峰，以下研究在滿足外界熱負荷的前提下，供熱式汽輪機組的電負荷特性。

供熱汽輪機調峰特性的研究方法

1.研究方法

研究方法有2種：供熱式汽輪機熱力性能試驗方法和利用汽輪機製造廠提供的工況圖進行分析的方法。

熱力性能試驗方法是運用供熱式汽輪機組的熱力性能試驗，針對特定的供熱機組，通過調整機組的熱、電負荷，從而得出機組在各種外界熱負荷下所能承擔的最大、最小電負荷。該方法真實可靠，適用於沒有工況圖的供熱式汽輪機。

在有製造廠提供的工況圖的情況下，可以利用供熱式汽輪機的工況圖進行分析，依據工況圖上提供的熱、電負荷關係曲線，確定各種熱負荷下電負荷的可調範圍，該方法需要的試驗工作量較小，現場使用起來方便快捷。

2.存在的問題

熱力性能試驗雖可得到準確可靠的熱、電負荷關係，但是需要的工作量較大，耗費的時間較長。同時由於試驗期間需要不斷調整熱、電負荷，將對外界的熱用戶和電網調度產生一定的影響。

由於工況圖的熱、電負荷關係是在設計工況下得出的，如果考慮到汽輪機及其熱力系統的實際運行狀態，如汽輪機的實際效率與設計值有偏差，低於設計值會造成汽輪機的進汽流量增大。同時熱力系統的運行狀態如加熱器的焓升、端差偏離設計值，會造成非調整抽汽流量與設計流量的偏差。以上這些因素的存在會造成通過工況圖得出的結論與供熱汽輪機的實際調峰特性產生一定的偏差。

3.可行性方法

在對2種方法分析研究的基礎上，可以利用工況圖對供熱汽輪機的熱電負荷特性進行初步分析後，再利用熱力試驗根據供熱汽輪機的實際運行狀態，對通過工況圖得出的結論進行適當的偏差修正，這種偏差修正在實際套用時可以通過少量的現場熱力試驗得到，以下將利用這種方法，以一次調節抽汽式汽輪機為例，對供熱汽輪機組的熱、電負荷特性進行分析，以使供熱汽輪機在保證熱負荷穩定的前提下，安全靈活的上、下調整其輸出功率。

一次調節抽汽式汽輪機特性

1.動力特性

一次調節抽汽式汽輪機，又稱單抽汽供熱式汽輪機，由高壓段和低壓段組成，相當於1台背壓式汽輪機與1台凝汽式汽輪機的組合。新蒸汽進入高壓段做功，膨脹至一定壓力後分為2股，1股抽出供給熱用戶，另1股進入低壓部分繼續膨脹做功，最後排入凝汽器。

單抽汽式汽輪機的功率為高﹑低壓段所產生的功率之和，由汽輪機進汽量和流經低壓段的蒸汽流量決定。調節進汽量可以得到不同的功率，因此，在一定範圍內可同時滿足熱﹑電負荷的需要。

2.汽耗特性

單抽汽式汽輪機在供熱抽汽量為零時，相當於1台凝汽式汽輪機；理論上若將進入高壓缸的蒸汽全部抽出供給熱用戶，則相當於1台背壓式汽輪機。但在實際運行中，為了冷卻低壓缸，帶走由於鼓風摩擦損失所產生的熱量，必須有一定量的蒸汽流過低壓段而進入凝汽器，所需最小流量約為低壓缸設計流量的5%～10% 。

一次調節抽汽式汽輪機的調峰性能

對於一次調節抽汽式汽輪機來講，在某給定外界熱負荷時，通過調節汽輪機的進汽流量可以改變汽輪發電機的輸出功率，因而電負荷可以在一定範圍內上、下變動，依據供熱汽輪機的工況圖可以從理論上確定這個範圍。

1.最大輸出功率的確定

在保持外界熱負荷穩定不變的情況下，汽輪發電機的最大輸出功率首先受到汽輪機最大進汽流量以及發電機最大出力的限制，而汽輪機進汽量主要受高壓段通流能力以及所對應鍋爐最大蒸發量的制約，此時只需要在工況圖上查出抽汽流量De線與汽輪機最大進汽量DImax線的交點，該交點所對應的電功率值即為該供熱負荷下汽輪發電機能發出的最大功率；如果該抽汽流量De線與汽輪機最大進汽量DImax 線不能相交，那么它一定與汽輪發電機的最大出力Pelmax線相交，此時該交點所對應的電功率值即為該供熱負荷下汽輪發電機能發出的最大功率。

2.最小輸出功率的確定

在保持外界熱負荷穩定不變的情況下，汽輪發電機的最小輸出功率首先受到最小凝汽量DⅡmin工況線的限制，用以冷卻低壓缸由於摩擦鼓風損失所帶來的熱量，保證汽輪機的安全穩定運行;其次受到汽輪機最小進汽量的限制，即該汽輪機所對應鍋爐的最低穩燃蒸發量DImin 。

汽輪機的進汽量大於鍋爐的最低穩燃蒸發量DImin時，抽汽流量De 線與最小凝汽量DⅡmin工況線的交點所對應的電功率即為汽輪機所能帶的最小功率。汽輪機的進汽量等於鍋爐的最低穩燃蒸發量DImin(平行於電功率Pel坐標軸) 時，抽汽流量De線與最低穩燃蒸發量DImin線的交點所對應的電功率即為汽輪機所能帶的最小功率。

在得到供熱汽輪機最大和最小輸出功率的基礎上，為了使結果合理並能套用於實際，可以通過熱力性能試驗的方法對該結論進行驗證和修正。

套用實例

通過的理論分析，可以利用工況圖得出一次調節抽汽式汽輪機的調峰特性， 以某熱電廠C300/220216.67/537/537型一次調節抽汽式汽輪機為例進行分析，得出了該汽輪機在採暖抽汽量De分別為100t/h和500t/h時，汽輪機輸出功率的可調範圍。

根據機組實際運行情況，取鍋爐最低穩燃負荷流量(即汽輪機的最小進汽流量)為500t/h。當De為100t/h時，根據該抽汽流量線與汽輪機最大進汽量線的交點可以得出汽輪機最大輸出功率為317.3MW，根據該抽汽流量線與汽輪機最小進汽量線的交點可以得出汽輪機最小輸出功率為136.8MW；當De為500t/h時，根據該抽汽流量線與汽輪機最大進汽量線的交點可以得出汽輪機最大輸出功率為246.9MW ，根據該抽汽流量線與汽輪機最小凝汽量(DⅡmin=90t/h) 線的交點可以得出汽輪機最小輸出功率為159.8MW。

通過現場熱力試驗進行修正，其結果為：當De為100t/h 時，發電機功率可在141.2～316.8MW之間調整；當De為500t/h時，發電機功率可在162.3～246.1MW之間調整。

總結

綜上所述，提出的方法能夠根據工況圖從理論上確定一次調節抽汽式供熱汽輪機的調峰特性，同時結合供熱式汽輪機的實際運行狀況，經過修正最終得出合理的、可行的一次調節抽汽式供熱汽輪機的調峰運行方式。為電網中供熱式汽輪機在不影響熱用戶的前提下參與電網調峰打下了基礎。特別是隨著大容量供熱式汽輪機組在電網中所占比重的日益增大、電網仍然缺乏調峰能力以及存在電力缺口的情況下，該方法具有較高的工程套用價值。