呂泰萍，楊 明，滕九洋

（遼寧東科電力有限公司，遼寧 沈陽 110000）

引言

傳統(tǒng)化石能源的大規(guī)模開采和普遍利用，能在一定程度上為人類文明進(jìn)一步發(fā)展提供積極的動力，但同時(shí)也對環(huán)境、氣候、資源造成了嚴(yán)重破壞。為了有效解決資源匱乏、氣候惡化、環(huán)境污染等問題，使人類可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)有效實(shí)現(xiàn)，必須采取多樣化有效措施，促進(jìn)全球能源結(jié)構(gòu)朝著低碳、綠色、環(huán)保方向發(fā)展。為了使新能源在電量規(guī)?；⒕W(wǎng)過程中存在的波動性和不確定性等問題得到有效解決，必須加強(qiáng)對電網(wǎng)調(diào)控能力的不斷強(qiáng)化，從而創(chuàng)建足夠的空間容量為新能源的消納提供有有利環(huán)境。在電力能源結(jié)構(gòu)體系中，燃煤火電機(jī)組占據(jù)60%以上，因此，積極開發(fā)燃煤火電機(jī)組對電網(wǎng)峰谷差異進(jìn)行調(diào)節(jié)的方式勢在必行。

1 在35%THA 以下的低級負(fù)荷區(qū)間

如圖1 所示，在此區(qū)間，設(shè)定蒸汽初壓力始終維持在恒定狀態(tài)，確保Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)調(diào)節(jié)閥全部開啟、Ⅳ調(diào)節(jié)閥全部關(guān)閉，使節(jié)流定壓運(yùn)行有效開展[1]。

圖1 汽輪機(jī)復(fù)合調(diào)節(jié)示意圖

當(dāng)蒸汽初壓始終維持在恒定狀態(tài)，能夠使鍋爐的燃燒情況和水循環(huán)情況始終穩(wěn)定；在保持一定初始壓力的基礎(chǔ)上開展定壓運(yùn)行，能夠從根源解決在低級負(fù)荷情況下，由于繼續(xù)滑壓運(yùn)行而導(dǎo)致給水泵軸系落入臨界共振的情況發(fā)生；在開展定壓運(yùn)行的過程中，確保初始壓力始終保持在穩(wěn)定狀態(tài)，能夠使汽輪機(jī)的循環(huán)熱效率保持在較高功率；通過采取節(jié)流調(diào)節(jié)措施，有效解決在低級負(fù)荷下，由于采用噴嘴調(diào)節(jié)導(dǎo)致調(diào)節(jié)級部分進(jìn)氣損失較大的問題；當(dāng)氣輪機(jī)組處于極低負(fù)荷的情況下時(shí)，對應(yīng)的蒸汽壓力也會隨著負(fù)荷的下降，滑落到較低水平。此時(shí)，如果將調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)整到較大狀態(tài)，并不會因?yàn)槭褂霉?jié)流調(diào)節(jié)而產(chǎn)生較大的節(jié)流損失；在汽輪機(jī)急速啟動的過程中，通過同時(shí)打開Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)調(diào)節(jié)閥的方式，能夠?yàn)槠啓C(jī)機(jī)組啟動安全提供最大保障[2]。

2 在35%～85%THA 以下的低級負(fù)荷區(qū)間

在此區(qū)間內(nèi)，依然保持Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)調(diào)節(jié)閥全部開啟、Ⅳ調(diào)節(jié)閥關(guān)閉的狀態(tài)，從而為部分調(diào)節(jié)閥全部打開的滑壓運(yùn)行創(chuàng)造良好環(huán)境。當(dāng)滑壓運(yùn)行區(qū)間保持在35%～85%THA 的低負(fù)荷區(qū)間內(nèi)時(shí)，可以將處于靜態(tài)關(guān)閉狀態(tài)的Ⅳ調(diào)節(jié)閥快速開啟，確保汽輪機(jī)能夠得到一個(gè)快速向上的調(diào)頻能力；也可以將始終處于靜態(tài)開啟的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)調(diào)節(jié)閥的打開程度暫時(shí)調(diào)小，確保汽輪機(jī)能夠得到一個(gè)快速向下的調(diào)頻能力。通過這樣的操作方式，能夠在低負(fù)荷環(huán)境下滑壓運(yùn)行具有的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢充分發(fā)揮出來，將滑壓運(yùn)行具有的安全性和可靠性進(jìn)一步提升，確保在滑壓運(yùn)行過程中，從根源將由于鍋爐具有的熱慣性導(dǎo)致汽輪機(jī)無法充分適應(yīng)快速變化的負(fù)荷問題徹底解決。長此以往，不僅能夠有效解決在穩(wěn)定工作狀態(tài)下，由于采用了節(jié)流滑壓調(diào)節(jié)，導(dǎo)致調(diào)節(jié)閥必須保持一定節(jié)流開度裕量而產(chǎn)生的節(jié)流損失問題，而且還能確保汽輪機(jī)在具有較強(qiáng)一次調(diào)頻能力的基礎(chǔ)上，始終具有較高的經(jīng)濟(jì)性、安全性、高效性[3]。

3 在85%～100%THA 以下的高級負(fù)荷區(qū)間

在此區(qū)間內(nèi)，對保持在額定壓力下的噴嘴進(jìn)行定壓調(diào)節(jié)，通過調(diào)整Ⅳ調(diào)節(jié)閥的開啟、關(guān)閉狀態(tài)，使調(diào)節(jié)級的流通面積得到合理改變，從而加強(qiáng)對汽輪機(jī)噴嘴定壓的有效調(diào)節(jié)。通過這樣的方式，能夠從根源解決由于在高壓負(fù)荷區(qū)間采用滑壓調(diào)節(jié)方式而導(dǎo)致蒸汽的初始壓力下降使汽輪機(jī)循環(huán)熱效率難以提升的問題，確保汽輪機(jī)的工作效率始終保持在較高狀態(tài)[4]。

4 以旁通調(diào)節(jié)作為汽輪機(jī)的輔助調(diào)節(jié)手段

將旁通調(diào)節(jié)措施作為優(yōu)化汽輪機(jī)運(yùn)行方案的有效輔助手段，當(dāng)汽輪機(jī)的工況變動范圍始終保持在THA 能夠承受的最大負(fù)荷范圍內(nèi)時(shí)，整個(gè)過程旁通閥都要保持在關(guān)閉狀態(tài)，并且將節(jié)流定壓—節(jié)流滑壓—噴嘴定壓的負(fù)荷滑壓調(diào)節(jié)過程作用在不同的負(fù)荷區(qū)段；當(dāng)汽輪機(jī)的工況變動范圍超出THA 能夠承受的最大負(fù)荷范圍時(shí)，可以結(jié)合實(shí)際需求，對旁通閥的開啟、閉合狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，確保汽輪機(jī)超負(fù)荷運(yùn)行的目標(biāo)得到有效實(shí)現(xiàn)，或者在電網(wǎng)始終保持在低頻率的狀態(tài)下，使汽輪機(jī)一次調(diào)頻加負(fù)荷的功能得到充分發(fā)揮。比如，當(dāng)汽輪機(jī)的工作情況處于滿負(fù)載狀態(tài)并且對應(yīng)的電網(wǎng)電頻率具有的大頻差呈現(xiàn)明顯下降趨勢時(shí)，為了使汽輪機(jī)在較短時(shí)間內(nèi)快速增加功率的目標(biāo)得到有效實(shí)現(xiàn)，可以暫時(shí)快速開啟旁通閥，利用鍋爐的蓄熱，使蒸汽流量和功率在較短時(shí)間內(nèi)快速提升，當(dāng)鍋爐的燃燒功率大幅度提升并且蒸發(fā)量明顯增加之后，主氣壓力會快速恢復(fù)到額定壓力水平，從而使旁通閥快速恢復(fù)到全部關(guān)閉的狀態(tài)[5]。

因此，將旁通閥調(diào)節(jié)與復(fù)合滑壓調(diào)節(jié)措施進(jìn)行有效整合，不僅能夠有效提升汽輪機(jī)的過載能力。而且還能使汽輪機(jī)在滿負(fù)荷的狀態(tài)下，依然擁有能夠快速向上調(diào)頻能力，使傳統(tǒng)汽輪機(jī)的負(fù)荷響應(yīng)能力特性得到有效和改善。與此同時(shí)，還能夠確保汽輪機(jī)在滑壓運(yùn)行的過程中，只有Ⅳ調(diào)節(jié)閥關(guān)閉的狀態(tài)，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)調(diào)節(jié)閥全部保持開啟狀態(tài)，最大程度降低進(jìn)氣節(jié)流的損耗，提高汽輪機(jī)可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，為汽輪機(jī)運(yùn)行調(diào)節(jié)方式的進(jìn)一步優(yōu)化貢獻(xiàn)積極力量[6]。

5 結(jié)語

2021 年，我國正式實(shí)行了限電計(jì)劃，提高了煤電退出力度，加大了光電和風(fēng)電等可再生清潔性能源的使用強(qiáng)度。然而這些能源具有較高的隨機(jī)性、波動性、間歇性特征，特別是隨著集中并網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，使電網(wǎng)的峰谷波差差距越來越大，出現(xiàn)的棄光棄風(fēng)現(xiàn)象越來越嚴(yán)重。因此，應(yīng)該加強(qiáng)對汽輪機(jī)深度調(diào)峰能力的充分挖掘，在穩(wěn)定、安全運(yùn)行的基礎(chǔ)上，快速、靈活地參與到電網(wǎng)深度調(diào)控工作中，確保新能源電量得到有效消納的同時(shí)，最大程度降低汽輪機(jī)起降調(diào)控的頻率。在電網(wǎng)電能處于高峰時(shí)段時(shí)，應(yīng)該確保汽輪機(jī)始終保持在滿負(fù)荷或超負(fù)荷的狀態(tài)下運(yùn)行，這樣能夠使汽輪機(jī)在運(yùn)行調(diào)節(jié)方式不斷優(yōu)化的帶動下，具有的頂峰能力得到充分發(fā)揮，為進(jìn)一步提升電網(wǎng)可靠供電能力提供保障。