分析常见深度调峰方式及其汽轮机设备的影响

《装备维修技术》2021年第14期
—263—
分析常见深度调峰方式及其汽轮机设备的影响
武闻利
（国能集团东北电力有限公司沈西热电厂，辽宁沈阳110142）
摘
要：电网需电量存在周期性，某段时间处于电力低谷，某段时间处于电力峰值。

因此需要电厂根据实际情况进行调峰，以满足电网用电
需求情况。

本文主要对电厂调峰方式进行介绍，并对不同调峰方式的特点进行分析，以便电厂根据实际情况选择合适的调峰方式。

同时调峰过程中，会出现工况的较大程度变化，对汽轮机及辅机设备均会造成影响，明确造成的危害，进一步采取应对措施，以保证整个体系在调峰阶段的稳定性。

关键词：深度调峰汽轮机调峰方式
1引言
随着我国经济的发展和经济结构的调整，第一产业对于电力的需求逐渐减少，第二产业和第三产业需求量日益增加，这也就造成了电网的峰谷差日益增加。

尤其对于耗电量大的省市，其电力需求的峰谷值更加巨大。

另外，随着新能源的不断开发和利用，风能发电和太阳能发电正在快速发展，对于电力行业的调峰提出严峻的考验和要求。

目前，抽水蓄能电站是一种较为理想的调峰电源，尽管其技术相对成熟，但是由于建设周期长、建设地地理要求高等特点，难以进行大规模的利用和实施。

因此，改进电力行业自身设备的调峰能力是必然趋势。

目前，采取的调峰方式主要以低负荷调峰运行方式为主，机组在低负荷下往往会存在燃烧不稳定的情况出现。

机组在调峰时，锅炉在较低的负荷下运行，火焰在炉膛内的充满程度远远低于高负荷运行状态。

导致炉膛内的温度分布不均。

水冷壁各循环管路中容易出现汽水分布不均，热偏差大的情况。

同时调峰过程也会对汽轮机设备造成一定的影响，本文主要对调峰阶段对汽轮机及整个系统造成的影响进行分析。

2常见的调峰方式
2.1负荷变化进行机组调峰
根据电网系统的需求，对机组的实际运行负荷进行调整，以满足电力入网的要求。

变负荷调峰方式在电厂中是比较常见的调峰方式，随着电网的需求多少对机组负荷进行深度快速调整，此种调峰方式相对方便，但对于设备的抗干扰能力要求较高。

2.2汽轮机启停进行调峰
利用部分机组的启停进行机组的调峰，在电网的低谷期间将电厂的部分机组进行停运，在次日的用电高峰期将机组进行启动，通过机组的停运和启动时间发电量的调节，此种方式相对繁琐。

2.3少汽无负荷调峰方式
少汽无负荷运行调峰方式，在用电低谷期将机组的负荷将至零，同时机组不从电网中进行接序，使得发电机进行无功运行。

给汽轮机提供少量蒸汽，同时利用冷却鼓风进行摩擦生热，次日用电高峰时，机组进行发电，进行有功运行。

3调峰方式的对比
(1)安全性
深度调峰过程中，对于设备的损耗较大，因此需要考虑不同调峰方式的安全性，对于上述介绍的三种调峰方式，机组启停调峰对于机组的损耗较大，容易出现安全问题，变负荷运行调峰方式的安全性最佳。

(2)调峰深度
由于汽轮机启停进行调峰和少汽无负荷进行调峰两种方式可以将机组的负荷降低至接近零，两种方式的调峰深度可以达到40%左右，具有较好的调峰深度，如果此时还需进一步提高调峰深度，需要进行投油稳定燃烧，以保证机组稳定性。

与上述两种方式相比，变负荷调峰的调峰深度较低。

(3)操作复杂性
从三种调峰方式的调峰操作来看，变负荷调峰方式的操作最为简便，仅当负荷降低至相对低的水平时，才需对给水泵、循环水泵等设备进行干预操作，而另外两种调峰方式需要进行一系列复杂的操作以保证部分机组负荷降低至零水平，同时为了避免停运对设备造成影响，还需一系列的保护措施。

(4)经济性
汽轮机处于低负荷运行时，运行效率低，其热损耗上升，低谷运行会对经济性产生较大的影响。

变负荷调峰，负荷率降低会对导致单位燃煤量增加。

其他两种方式在启动机组时也需产生较多的燃煤和用电量。

对于降低负荷和能量损失两个指标存在一个临界关系，这个临界值决定哪种调峰方式更具经济性。

不同的调峰方式能够更加适应不同的降负荷运行时间，对于变负荷调峰方式对于低谷周期短的情况更具经济性，而汽轮机启停调峰对于长时间低负荷调峰周期更具优势。

4深度调峰对汽轮机设备的影响
(1)汽轮机本体的影响
汽轮机的实际寿命大概从安装使用开始至转子出现裂纹，一般影响汽轮机使用时间的因素有两大方面：转子的蠕变损耗和疲劳损耗，蠕变损耗指的是转子长时间在高温、高湿等恶劣条件下产生的材料变形，疲劳损耗指的是材料在应力变化过程中产生的材料变形，疲劳损耗主要是工况发生变化时发生的。

对于深度调峰阶段，机组的运行工况出现大程度的变化，此变化可以引起较大的材料应力，引起材料出现疲劳损耗。

疲劳损耗是导致汽轮机本体损耗的最为关键的因素，因此深度调峰可以加快转子的老化变形的进程。

调峰阶段，汽轮机多处于低负荷运行工况，负荷越低导致再热蒸汽的温度也低，此时主蒸汽温度与再热器温度差值较大，甚至超过设计核准值，温度梯度大会导致产生较大的温度应力，温度应力进一步导致转子材料出现热变形。

(2)水侵蚀影响
机组在进行高速度负荷变化或紧急停机过程中，由于热力系统和压力等变化幅度较大，会导致化学水受到多方面的腐蚀影响。

真空度的巨大变化使得大气中的氧气和二氧化碳进入到凝结水中，一般情况下氧的腐蚀性受到人们的关注，而二氧化碳的影响容易被忽视。

二氧化碳溶解在水汽中，使得水汽的酸碱平衡被打破，水汽呈现酸性，使得水汽系统管线容易被腐蚀、结垢和结盐等。

一般情况下，热力除氧器在机组低负荷运行或温度较低时，除氧效果不佳，也会对水汽造成氧腐蚀。

另外，在交变应力和真空度变化的情况下，凝汽器可能会发生胀口处泄漏，使得凝结水受到冷却水的污染，使得凝结水的硬度增加，增加结垢的风险。

热力系统的巨大变化，使得水汽的品质受到较大的影响，该影响可以形成一般更大的恶性循环，最终使得化学工况不能进行合理控制。

(3)辅机设备的影响
深度调峰对于热力系统的影响主要体现在给水流量控制、凝结水泵运行状态稳定性等方面。

机组调峰时，给水泵内的水流量和水温会出现较大程度的变化，机组升负荷时，除氧器的温度和压力提升导致大量的高温水进入低温泵体内，对泵体的材料产生较为明显的热变形和热冲击，同时机组降低负荷时，大量的低温水进入高温泵体内，同时也会对材料产生明显的热变形和冲击效应，这就对泵体提出更为严苛的要求。

机组调峰时，机组的凝结水泵会出现转速的变化，如果转速过低时，会导致凝结水泵出现异常的振动，此时需要借助除氧器的水位调整门对振动进行干预，保证凝结水泵的正常运行效果。

5结语
不同的调峰方式对应不同的调峰运行操作模式和方法，因此会产生不同的经济性和安全问题，针对三种调峰方式进行介绍和分析，对操作、安全和经济性及调峰效果进行对比，以此根据实际情况选择合适的调峰方式。

另外，调峰时会造成工况的变化，进而引起系统内参数和指标的变化，进一步引起汽轮机设备和一些辅机设备出现损耗，分析和了解这些影响，才能采取有效措施减缓损耗。

参考文献
[1]陈宇,应光耀,包劲松,等.浙江省燃煤机组深度调峰汽轮机设备影响分析[J].浙江电力,2019,038(010):100-105.
[2]董光鹏.深度调峰下燃煤机组运行方式对能耗的影响分析[J].中国设备工程,2020,No.444(08):237-238.
[3]李存文,王在华,徐克涛,等.一种深度调峰状态下给水泵汽轮机汽源的控制方法:,CN111173574A[P].2020.
[4]大型汽轮机组深度调峰时抽汽供热的经济性分析[J].热能动力工程,2020,v.35；No.238(09):24-29.
[5]张洪涛,彭钢,徐欣航,等.火电机组深度调峰工况低负荷辅机跳闸自动控制方法:,CN107748547B[P].2019.。