1、2020/10/6,1,第二章燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備的變工況運(yùn)行,2007-09,2020/10/6,2,聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備的變工況運(yùn)行,燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行中，若其進(jìn)、排氣（汽）參數(shù)、流量、轉(zhuǎn)速和功率等都與熱力設(shè)計(jì)時(shí)作為依據(jù)的數(shù)值相等，這種工況稱(chēng)為設(shè)計(jì)工況。 由于電網(wǎng)所需的負(fù)載隨著外界需求的變化而變化，使得燃?xì)廨啓C(jī)和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組的輸出功率隨之而變，這是導(dǎo)致機(jī)組在變工況下工作的一個(gè)重要原因。因此，燃?xì)廨啓C(jī)是經(jīng)常在變工況下工作的，它的各個(gè)參數(shù)，如輸出功率、燃?xì)獬鯗?、壓比、空氣流量、轉(zhuǎn)速、燃料流量和機(jī)組效率等都不是固定不變的，而是隨著外界對(duì)功率的需求情況在變化。,2020/10/6

2、,3,聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備的變工況運(yùn)行,在燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)的計(jì)算中，大氣溫度取為定值。但大氣溫度卻是經(jīng)常變化的，由此而引起壓氣機(jī)進(jìn)口空氣狀態(tài)的變化，使燃?xì)廨啓C(jī)偏離設(shè)計(jì)工況，成為導(dǎo)致燃?xì)廨啓C(jī)在變工況下工作的另一個(gè)重要因素。大氣壓力也是變化的，這也使得燃?xì)廨啓C(jī)在變工況下工作。 當(dāng)燃?xì)廨啓C(jī)部件性能變化后也處于變工況下工作。例如，壓氣機(jī)或透平葉片在磨損或積垢后，性能惡化，效率降低，導(dǎo)致機(jī)組的性能發(fā)生變化，這也是屬于變工況的范疇。,2020/10/6,4,聯(lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備的變工況運(yùn)行,其他的一些原因，如燃料的熱值發(fā)生變化等也使機(jī)組處于變工況下工作。燃?xì)廨啓C(jī)的變工況運(yùn)行導(dǎo)致了余熱鍋爐汽輪機(jī)跟隨發(fā)生工況變化。 鑒于

3、上述，對(duì)一臺(tái)燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組除了解其設(shè)計(jì)工況下的性能外，還必須對(duì)其變工況進(jìn)行計(jì)算和分析，以全面了解和掌握其性能。對(duì)各種變工況性能的分析和研究，以及各種因素對(duì)變工況性能的影響，就構(gòu)成了本章要討論的變工況內(nèi)容。,2020/10/6,5,燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備的變工況運(yùn)行,燃?xì)廨啓C(jī)的變工況運(yùn)行 余熱鍋爐的變工況運(yùn)行 聯(lián)合循環(huán)變工況運(yùn)行特性 環(huán)境參數(shù)變化對(duì)聯(lián)合循環(huán)性能的影響 燃?xì)廨啓C(jī)性能老化的影響,2020/10/6,6,15.1 燃?xì)廨啓C(jī)的變工況運(yùn)行,一、燃?xì)廨啓C(jī)的性能曲線網(wǎng) 當(dāng)壓氣機(jī)、燃燒室和燃?xì)馔钙竭@三大部件聯(lián)合在一起工作時(shí)，根據(jù)壓氣機(jī)的通用特性曲線和透平的通用特性曲線來(lái)確定燃?xì)廨啓C(jī)

4、的聯(lián)合運(yùn)行性能曲線。 單軸燃?xì)廨啓C(jī)的性能曲線網(wǎng)，通常是以輸出功率PGT為縱坐標(biāo)，以工作轉(zhuǎn)速n為橫坐標(biāo)作圖得到的，其中畫(huà)有多條等T3* 線和等燃料流量Gf線，它可通過(guò)變工況計(jì)算或?qū)嶒?yàn)得到。,2020/10/6,7,15.1 燃?xì)廨啓C(jī)的變工況運(yùn)行,零功率線,熄火極限,平衡運(yùn)行線,喘振邊界,2020/10/6,8,15.1 燃?xì)廨啓C(jī)的變工況運(yùn)行,由于 壓氣機(jī)不允許在喘振區(qū)運(yùn)行 受高溫零件材料耐溫的限制， 受轉(zhuǎn)動(dòng)部件離心應(yīng)力的限制 機(jī)組不能在零功率線以下平衡運(yùn)行 由此就形成了單軸燃?xì)廨啓C(jī)的平衡運(yùn)行區(qū)，簡(jiǎn)稱(chēng)運(yùn)行區(qū)。,2020/10/6,9,15.1 燃?xì)廨啓C(jī)的變工況運(yùn)行,2020/10/6,10,15.

5、1 燃?xì)廨啓C(jī)的變工況運(yùn)行,每一條等Gf線上有一個(gè)最高點(diǎn)，它是在該Gf下輸出功率最大的、效率最高的工況點(diǎn)。將各等Gf線上的最高點(diǎn)連接起來(lái)，就得到了在變負(fù)載下最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行線，此即最佳工況。,2020/10/6,11,燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)工況點(diǎn)不在最佳工況線上的原因： 現(xiàn)有簡(jiǎn)單循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計(jì)時(shí)所選擇壓比由于受壓氣機(jī)設(shè)計(jì)和運(yùn)行等因素限制，一般比相應(yīng)于設(shè)計(jì)工況下透平入口靜溫 對(duì)應(yīng)最高效率處的壓比 。,例如：,燃機(jī)運(yùn)行點(diǎn)沿等燃料線Gf0從設(shè)計(jì)點(diǎn)向右邊移動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速升高，壓比增加而接近于最佳壓比，盡管這時(shí)透平入口溫度有所下降，但燃機(jī)效率仍有所提高。,2020/10/6,12,二、燃?xì)廨啓C(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)時(shí)的性能,電站燃?xì)?/p>

6、輪機(jī)負(fù)載的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速不隨輸出功率的大小而變，始終在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，即沿壓氣機(jī)的nn0線運(yùn)行。 從圖中可看出，在部分負(fù)載下的運(yùn)行點(diǎn)遠(yuǎn)離喘振邊界，喘振裕度增加，機(jī)組在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)（自空載至設(shè)計(jì)工況）都能良好地運(yùn)行。 其次是空氣流量G隨著PGT的降低略有增加。通?？蓪⑷?xì)廨啓C(jī)的G視為不變來(lái)進(jìn)行分析。,2020/10/6,13,二、燃?xì)廨啓C(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)時(shí)的性能,T3*隨PGT降低而下降較快，且大體呈直線狀。這是由于機(jī)組的G不變。 GT在部分負(fù)載下，隨T3*下降比較快，對(duì)于機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性不利。,2020/10/6,14,對(duì)于簡(jiǎn)單循環(huán)單軸機(jī)組： 一般是,下降慢,由于 下降快而下降快,功率降低時(shí)先是 和 相靠

7、近，相等之后變?yōu)?適當(dāng)減緩了燃機(jī)效率下降的速度。但低負(fù)載工況條件下由于偏離最佳工況較遠(yuǎn)，經(jīng)濟(jì)性較差，反映在空載條件下燃料流量很大。,2020/10/6,15,提高機(jī)組透平入口靜溫 ，不僅能提高機(jī)組效率 ，而且能使部分負(fù)載下效率的下降適當(dāng)變慢，并改善低負(fù)載條件下的經(jīng)濟(jì)性。 原因： 一般機(jī)組再提高 的同時(shí)， 雖在提高，但 與 的差值在變大，使得相應(yīng)于 的功率在下降，從而使得機(jī)組效率的下降有所減緩，改善了低工況下的經(jīng)濟(jì)性。,2020/10/6,16,燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備的變工況運(yùn)行,燃?xì)廨啓C(jī)的變工況運(yùn)行 余熱鍋爐的變工況運(yùn)行 聯(lián)合循環(huán)變工況運(yùn)行特性 環(huán)境參數(shù)變化對(duì)聯(lián)合循環(huán)性能的影響 燃?xì)廨啓C(jī)性能

8、老化的影響,2020/10/6,17,15.2 余熱鍋爐的變工況運(yùn)行,在燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)中，燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)載、排氣溫度和流量都發(fā)生著很大的變化。余熱鍋爐熱力特性也隨之變動(dòng)，其產(chǎn)汽量、蒸汽溫度和壓力等都會(huì)發(fā)生變化。 而蒸汽側(cè)的熱力參數(shù)通常要求比較穩(wěn)定，即使是滑壓運(yùn)行，變動(dòng)量也不是很大的； 工程上和熱力學(xué)上的約束：省煤器不能出現(xiàn)汽化現(xiàn)象，排煙溫度不能低于露點(diǎn)等。 啟停過(guò)程中燃?xì)鈧?cè)熱力變化也很大。,2020/10/6,18,15.2 余熱鍋爐的變工況運(yùn)行,變工況過(guò)程余熱鍋爐燃?xì)夂驼羝麅蓚?cè)熱力變化的不協(xié)調(diào)就構(gòu)成它的又一個(gè)熱力特點(diǎn)。 與結(jié)構(gòu)特性相關(guān)的熱力特性：燃?xì)廨啓C(jī)熱慣性比較小，而余熱鍋爐的熱慣性相對(duì)大

9、得多。 研究余熱鍋爐變工況特性顯得格外重要。,2020/10/6,19,15.2 余熱鍋爐的變工況運(yùn)行,相對(duì)產(chǎn)汽量,過(guò)熱蒸汽溫度,余熱回收率,節(jié)點(diǎn)溫差,接近點(diǎn)溫差,2020/10/6,20,節(jié)點(diǎn)溫差：也稱(chēng)窄點(diǎn)溫差，指換熱過(guò)程中蒸發(fā)器出口煙氣與被加熱的飽和水汽之間的最小溫差，通常發(fā)生在余熱鍋爐T-Q圖中最窄的部位。,接近點(diǎn)溫差：指余熱鍋爐省煤器出口壓力下飽和水溫度和出口水溫之間的溫差。,2020/10/6,21,15.2 余熱鍋爐的變工況運(yùn)行,1）余熱鍋爐產(chǎn)汽量隨燃?xì)廨啓C(jī)排氣流量和溫度的升高而增加，因?yàn)榕艢庵锌苫厥諢崃吭黾?。余熱鍋爐出口過(guò)熱蒸汽的溫度隨燃?xì)廨啓C(jī)排氣流量的減小和排氣溫度的升高而上升

10、。余熱鍋爐出口過(guò)熱蒸汽溫度主要隨煙氣溫度高低而變，受煙氣流量和飽和蒸汽壓力的影響較小。,2020/10/6,22,15.2 余熱鍋爐的變工況運(yùn)行,2）燃?xì)廨啓C(jī)排氣流量的變化對(duì)接近點(diǎn)溫差Ta 的影響不大，但Ta值卻隨燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度的下降而明顯地減小，這正是與單軸燃?xì)廨啓C(jī)匹配的余熱鍋爐在大氣溫度較低時(shí)以及在啟動(dòng)和低負(fù)載工況下，省煤器容易發(fā)生汽化的原因。,2020/10/6,23,15.2 余熱鍋爐的變工況運(yùn)行,3）煙氣流量對(duì)余熱鍋爐效率的影響不大，部分負(fù)載時(shí)常略有上升，這是由于傳熱系數(shù)的變化率小于流量的變化率，且排煙溫度隨煙氣流量減小而降低。,2020/10/6,24,15.2 余熱鍋爐的變工況

11、運(yùn)行,聯(lián)合循環(huán)中蒸汽循環(huán)運(yùn)行方式一般為滑壓運(yùn)行。因?yàn)橛酂徨仩t出口蒸汽溫度受燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度制約，在部分負(fù)載時(shí)可能降至300400?；瑝哼\(yùn)行時(shí)，低負(fù)載的進(jìn)氣壓力也不宜過(guò)低，要維持一個(gè)合適的最低壓力限值Psmin。,2020/10/6,25,15.2 余熱鍋爐的變工況運(yùn)行,單壓余熱鍋爐滑壓運(yùn)行變工況性能：,2020/10/6,26,燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備的變工況運(yùn)行,燃?xì)廨啓C(jī)的變工況運(yùn)行 余熱鍋爐的變工況運(yùn)行 聯(lián)合循環(huán)變工況運(yùn)行特性 環(huán)境參數(shù)變化對(duì)聯(lián)合循環(huán)性能的影響 燃?xì)廨啓C(jī)性能老化的影響,2020/10/6,27,15.3 聯(lián)合循環(huán)變工況運(yùn)行特性,燃?xì)庖徽羝?lián)合循環(huán)的供電效率主要取決于燃?xì)廨啓C(jī)

12、的效率，我們不僅希望聯(lián)合循環(huán)在設(shè)計(jì)工況下具有很高的效率，而且期望它在部分負(fù)載工況下，也必須具有盡可能高的效率。,2020/10/6,28,汽輪機(jī)按滑壓條件運(yùn)行，從滿負(fù)載工況到50%負(fù)載工況附近，主蒸汽壓力隨負(fù)載的降低而線性減小。低于50%區(qū)域主蒸汽壓力幾乎保持不變。 主蒸汽溫度在整個(gè)負(fù)載變化范圍內(nèi)始終隨負(fù)載的降低而線性變小。這樣可以避免低負(fù)載工況下蒸汽濕度過(guò)大，有利于提高汽輪機(jī)效率和工作安全性。 滑壓運(yùn)行過(guò)程中，從滿負(fù)載工況到50%負(fù)載工況附近，聯(lián)合循環(huán)的功率比PST/PGT線性隨負(fù)載的降低而變小，此后，功率比將保持恒定不變。,2020/10/6,29,15.3 聯(lián)合循環(huán)變工況運(yùn)行特性,202

13、0/10/6,30,15.3 聯(lián)合循環(huán)變工況運(yùn)行特性,燃?xì)廨啓C(jī)及其聯(lián)合循環(huán)的效率曲線是極其相似的。 但在每一個(gè)相應(yīng)的工況下，聯(lián)合循環(huán)的效率大約要比燃?xì)廨啓C(jī)的效率高出50左右 當(dāng)負(fù)載降低至50以下時(shí)，無(wú)論是聯(lián)合循環(huán)還是燃?xì)廨啓C(jī)簡(jiǎn)單循環(huán)，機(jī)組的效率將大幅度地下降。 一般來(lái)說(shuō)，在50負(fù)載工況時(shí)，機(jī)組的效率尚能維持為設(shè)計(jì)值的7580左右。,2020/10/6,31,15.3 聯(lián)合循環(huán)變工況運(yùn)行特性,目前，為了提高部分負(fù)載工況下聯(lián)合循環(huán)的效率，可以采取以下幾項(xiàng)措施： 一、壓氣機(jī)可調(diào)靜葉 在燃?xì)廨啓C(jī)中的壓氣機(jī)，現(xiàn)廣泛采用可調(diào)靜葉來(lái)改善其性能。對(duì)于單軸燃?xì)廨啓C(jī)，可調(diào)靜葉主要用來(lái)改善機(jī)組的啟動(dòng)性能，且大多采用

14、可調(diào)IGV，用這種燃?xì)廨啓C(jī)來(lái)組成聯(lián)合循環(huán)時(shí)，還能用它來(lái)改善聯(lián)合循環(huán)在部分負(fù)載時(shí)的效率。,2020/10/6,32,15.3 聯(lián)合循環(huán)變工況運(yùn)行特性,2020/10/6,33,15.3 聯(lián)合循環(huán)變工況運(yùn)行特性,2020/10/6,34,15.3 聯(lián)合循環(huán)變工況運(yùn)行特性,2020/10/6,35,15.3 聯(lián)合循環(huán)變工況運(yùn)行特性,2020/10/6,36,15.3 聯(lián)合循環(huán)變工況運(yùn)行特性,GE公司的工業(yè)型燃?xì)廨啓C(jī)的壓氣機(jī)都有可調(diào)角度的進(jìn)口導(dǎo)葉，在停機(jī)時(shí)進(jìn)口導(dǎo)葉的角度為34。當(dāng)機(jī)組啟動(dòng)加速到額定轉(zhuǎn)速的87時(shí)，進(jìn)口導(dǎo)葉的角度增加到57o，在機(jī)組并網(wǎng)且?guī)?0的額定負(fù)載后，進(jìn)口導(dǎo)葉將全部打開(kāi)而處于84的狀

15、態(tài)。 一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)聯(lián)合循環(huán)的負(fù)載在100%80額定負(fù)載范圍內(nèi)變化時(shí)，可以使進(jìn)口導(dǎo)葉的角度由84狀態(tài)逐漸向57狀態(tài)關(guān)小，在這個(gè)過(guò)程中力求透平前的燃?xì)獬鯗睾愣ú蛔儯郧螳@得比較平緩的效率曲線。但是必須注意：當(dāng)機(jī)組的負(fù)載低于80后（相應(yīng)的角度為57），就不宜再繼續(xù)關(guān)小進(jìn)口導(dǎo)葉來(lái)保持燃?xì)獬鯗睾愣ú蛔兞?，否則，會(huì)由于壓氣機(jī)的壓縮比降得較低，致使透平的排氣溫度升得過(guò)高，而使透平的末級(jí)葉片過(guò)熱。,2020/10/6,37,15.3 聯(lián)合循環(huán)變工況運(yùn)行特性,有的單軸燃?xì)廨啓C(jī)中壓氣機(jī)不僅IGV可調(diào)，且前幾級(jí)靜葉也同時(shí)可調(diào)， 與僅IGV可調(diào)的相比較，多級(jí)可調(diào)靜葉可減輕調(diào)節(jié)靜葉時(shí)對(duì)壓氣機(jī)效率的影響，從而擴(kuò)大了對(duì)空氣

16、流量的調(diào)節(jié)范圍。 例如，當(dāng)1臺(tái)單軸燃?xì)廨啓C(jī)的壓氣機(jī)IGV與前3級(jí)靜葉可調(diào)時(shí)，空氣流量可減至額定值的70，而僅壓氣機(jī)IGV可調(diào)的機(jī)組，空氣流量一般只降至額定值的80%，故壓氣機(jī)采用多級(jí)可調(diào)靜葉能更多地和在更大范圍內(nèi)改善聯(lián)合循環(huán)在部分負(fù)載下的效率，使部分負(fù)載工況下的效率曲線能夠變化得比較平緩。,2020/10/6,38,15.3 聯(lián)合循環(huán)變工況運(yùn)行特性,(二) 不同壓氣機(jī)進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)方案對(duì)性能影響的比較 通常聯(lián)合循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)口導(dǎo)葉可按以下三種方式調(diào)控： 在燃機(jī)由基本負(fù)荷向部分負(fù)荷過(guò)渡過(guò)程中，先關(guān)小IGV，減小壓氣機(jī)進(jìn)氣流量，保持透平入口溫度 不變，而后再逐漸降低。 在燃機(jī)由基本負(fù)荷向部分負(fù)荷過(guò)渡

17、過(guò)程中，先關(guān)小IGV，減小壓氣機(jī)進(jìn)氣流量，保持燃機(jī)排氣溫度 不變，再逐漸降低透平入口溫度。 在燃機(jī)由基本負(fù)荷向部分負(fù)荷過(guò)渡過(guò)程中，僅減小透平入口溫度，即改變?nèi)剂狭髁縼?lái)降低燃?xì)廨啓C(jī)負(fù)荷。,2020/10/6,39,15.3 聯(lián)合循環(huán)變工況運(yùn)行特性,2020/10/6,40,15.3 聯(lián)合循環(huán)變工況運(yùn)行特性,不同燃機(jī)IGV調(diào)控方案對(duì)聯(lián)合循環(huán)性能的影響： 聯(lián)合循環(huán)運(yùn)行負(fù)荷較高時(shí)，方案1和2燃機(jī)熱耗率較高，同時(shí)燃機(jī)排煙總火用也很高，余熱鍋爐可產(chǎn)生較多做功能力的蒸汽，汽輪機(jī)可發(fā)出較大功率，聯(lián)合循環(huán)總熱效率也較大，方案1聯(lián)合循環(huán)總熱效率最高。 聯(lián)合循環(huán)按方案1運(yùn)行，在某負(fù)荷范圍過(guò)熱器噴水減溫器噴水量變化劇

18、烈，不易調(diào)節(jié)，易出現(xiàn)過(guò)熱器超溫現(xiàn)象。按方案2運(yùn)行噴水變化量比較平緩。從噴水減溫器調(diào)節(jié)特性和過(guò)熱蒸汽溫度穩(wěn)定性角度講，方案2較適合聯(lián)合循環(huán)運(yùn)行方式。,2020/10/6,41,15.3 聯(lián)合循環(huán)變工況運(yùn)行特性,獲得以余熱鍋爐過(guò)熱蒸汽總火用值最大為原則的滑壓運(yùn)行線，按該滑壓運(yùn)行線運(yùn)行時(shí)，汽輪機(jī)可以產(chǎn)更多的電功率。 按燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電機(jī)組簡(jiǎn)單循環(huán)發(fā)電方式運(yùn)行，較高負(fù)荷時(shí)，應(yīng)采取方案3的運(yùn)行方式，方案3的熱耗率較小。,2020/10/6,42,二、余熱鍋爐汽輪機(jī)滑壓運(yùn)行,聯(lián)合循環(huán)機(jī)組調(diào)峰和調(diào)頻任務(wù)由燃機(jī)完成，汽輪機(jī)負(fù)荷的變化取決于燃?xì)廨啓C(jī)的排煙量和排煙溫度，處于跟隨狀態(tài)。 汽輪機(jī)運(yùn)行方式摒棄常規(guī)電站中蒸汽

19、壓力恒定不變的調(diào)節(jié)方式，通常采用滑壓運(yùn)行方式。 聯(lián)合循環(huán)汽輪機(jī)運(yùn)行時(shí)，進(jìn)氣調(diào)節(jié)閥門(mén)處于全開(kāi)狀態(tài)，不參與調(diào)節(jié)。余熱鍋爐產(chǎn)生蒸汽全部進(jìn)入汽機(jī)。主汽門(mén)前壓力Ps由余熱鍋爐與汽輪機(jī)平衡運(yùn)行來(lái)確定。 當(dāng)Ps隨著負(fù)荷降低而降至較低值時(shí)，為保證小流量時(shí)蒸汽的品質(zhì)，防止余熱鍋爐因壓力過(guò)低而汽中帶水，在約40%負(fù)荷以下時(shí)余熱鍋爐轉(zhuǎn)變?yōu)槎▔哼\(yùn)行，Ps保持最低值不變。,2020/10/6,43,二、余熱鍋爐汽輪機(jī)滑壓運(yùn)行,滑壓運(yùn)行對(duì)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組熱力性能的影響： 滑壓運(yùn)行時(shí)余熱鍋爐汽包壓力pSD隨負(fù)載降低而降低，相同排煙溫度下過(guò)熱蒸汽流量隨汽包壓力降低而增大，這是由于汽包壓力低時(shí)水的飽和溫度降低，蒸發(fā)器中傳熱溫差增大

20、所致。 該影響隨排煙溫度降低而增大。 滑壓運(yùn)行蒸汽量高于定壓運(yùn)行的差值隨著負(fù)載的降低而增大。,2020/10/6,44,二、余熱鍋爐汽輪機(jī)滑壓運(yùn)行,過(guò)熱蒸汽溫度變化取決于透平排煙溫度，透平排煙溫度相同時(shí)隨汽包壓力降低Ts有所降低，但影響很小。所以排煙溫度相同，過(guò)熱蒸汽溫度對(duì)滑壓運(yùn)行與定壓運(yùn)行兩者焓降差別影響很小，焓降差別主要由過(guò)熱蒸汽壓力差別決定。 部分負(fù)載下滑壓運(yùn)行過(guò)熱蒸汽壓力和汽包壓力下降，汽機(jī)焓降低于定壓運(yùn)行的焓降；而滑壓運(yùn)行蒸汽流量高于定壓運(yùn)行流量，汽輪機(jī)出力高低取決于二者乘機(jī)大小。 相同燃機(jī)工況下，滑壓運(yùn)行乘機(jī)大些，汽機(jī)輸出功率高，聯(lián)合循環(huán)效率較高。聯(lián)合循環(huán)效率在高負(fù)載下相差很小，低

21、負(fù)載下相差較多。,2020/10/6,45,二、余熱鍋爐汽輪機(jī)滑壓運(yùn)行,滑壓運(yùn)行余熱鍋爐出口煙氣溫度下降較快，說(shuō)明燃?xì)廨啓C(jī)排氣余熱回收更好，效率改善優(yōu)于定壓運(yùn)行。 燃機(jī)功率和汽機(jī)功率比的變化半負(fù)載后下降很快。燃機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)相同時(shí)，變工況滑壓運(yùn)行比值顯著低于節(jié)流運(yùn)行，說(shuō)明燃機(jī)出力相同時(shí)，滑壓運(yùn)行汽輪機(jī)出力多于后者，效率更高。 滑壓運(yùn)行零接近點(diǎn)溫差開(kāi)始出現(xiàn)在68%負(fù)載左右，比節(jié)流運(yùn)行時(shí)略早。,2020/10/6,46,二、余熱鍋爐汽輪機(jī)滑壓運(yùn)行,2020/10/6,47,在部分負(fù)載時(shí)，滑壓運(yùn)行還可以降低末級(jí)排汽濕度。原因？,二、余熱鍋爐汽輪機(jī)滑壓運(yùn)行,2020/10/6,48,汽輪機(jī)采用滑壓運(yùn)行時(shí)可

22、不用噴嘴配汽調(diào)節(jié)，汽輪機(jī)不裝調(diào)節(jié)級(jí)，簡(jiǎn)化了進(jìn)汽結(jié)構(gòu)，這將有利于提高汽輪機(jī)的級(jí)效率。 滑壓運(yùn)行機(jī)組工況變動(dòng)時(shí)新汽溫度維持不變，汽機(jī)各級(jí)溫度在工況變動(dòng)很大時(shí)仍可維持基本不變。 汽機(jī)高溫進(jìn)汽部分熱應(yīng)力、熱變形可減至最小，汽機(jī)對(duì)負(fù)載變化適應(yīng)性和靈活性大為提高。 采用滑壓運(yùn)行可以降低廠用電率。,二、余熱鍋爐汽輪機(jī)滑壓運(yùn)行,2020/10/6,49,三 多臺(tái)燃機(jī)組成的聯(lián)合循環(huán),變工況條件下，由多臺(tái)燃機(jī)組成的聯(lián)合循環(huán)采用逐臺(tái)燃機(jī)啟停的方式運(yùn)行，使其他燃機(jī)仍能夠在高負(fù)載和高的燃?xì)獬鯗貤l件下運(yùn)行，可有效改善聯(lián)合循環(huán)電站部分負(fù)載下的效率。 平行運(yùn)行的燃機(jī)臺(tái)數(shù)越多時(shí)，電站的效率曲線就會(huì)更加平坦。,2020/10/6

23、,50,2020/10/6,51,燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備的變工況運(yùn)行,燃?xì)廨啓C(jī)的變工況運(yùn)行 余熱鍋爐的變工況運(yùn)行 聯(lián)合循環(huán)變工況運(yùn)行特性 環(huán)境參數(shù)變化對(duì)聯(lián)合循環(huán)性能的影響 燃?xì)廨啓C(jī)性能老化的影響,2020/10/6,52,一 .大氣溫度Ta的影響： 根據(jù)燃?xì)廨啓C(jī)原理，大氣溫度Ta增加時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)輸出功率和效率均下降；大氣溫度Ta降低時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)輸出功率和效率均提高。 例如：某單軸發(fā)電用燃?xì)廨啓C(jī)，保持透平入口溫度為設(shè)計(jì)工況溫度，大氣溫度從15C升高至40C，輸出功率下降23.1%，效率下降14.4%； 如果大氣溫度下降至-30C，輸出功率增加47%，效率增加10.5%。 變工況過(guò)程中，大氣溫度

24、Ta的變化對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的性能的影響與此相似。,一、大氣溫度Ta的影響,2020/10/6,53,大氣溫度如此影響的原因： 大氣溫度升高，即使保持機(jī)組轉(zhuǎn)速和透平前燃?xì)獬鯗乇３趾愣ǎ瑝簹鈾C(jī)的壓縮比也將有所下降，這將導(dǎo)致透平所做比功減少，而透平排氣溫度有所升高。 由于大氣溫度升高，壓氣機(jī)壓縮比有所降低，但壓氣機(jī)所消耗的比功卻增高。即大氣溫度升高時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)的凈出力減小。 空氣的比容隨大氣溫度變化而變化，導(dǎo)致壓氣機(jī)吸入空氣流量發(fā)生變化。空氣流量變化導(dǎo)致燃?xì)廨啓C(jī)輸出功率變化。,一、大氣溫度Ta的影響,2020/10/6,54,一、大氣溫度Ta的影響,當(dāng)大氣溫度升高時(shí)，溫比和壓比都下降，導(dǎo)致燃?xì)廨啓C(jī)及其聯(lián)合

25、循環(huán)效率和凈功率發(fā)生變化，如右圖所示。,2020/10/6,55,一、大氣溫度Ta的影響,隨著大氣溫度Ta的升高，燃?xì)廨啓C(jī)的基本負(fù)載及其聯(lián)合循環(huán)的最大出力都會(huì)下降。但是，聯(lián)合循環(huán)的相對(duì)輸出功率下降趨勢(shì)要比燃?xì)廨啓C(jī)平緩。 由于透平的排氣溫度略有上升，以致在余熱鍋爐中獲得了更多的能量，汽輪機(jī)出力相對(duì)增大造成的。反之，當(dāng)大氣溫度下降時(shí)，聯(lián)合循環(huán)的相對(duì)輸出功率增加的程度則要比燃?xì)廨啓C(jī)低。這是由于當(dāng)機(jī)組的轉(zhuǎn)速和透平前的燃?xì)獬鯗乇３趾愣〞r(shí)，壓氣機(jī)的壓縮比略有增高，致使透平的排氣溫度有所下降，最后導(dǎo)致汽輪機(jī)的作功量有所減少的緣故。,2020/10/6,56,一、大氣溫度Ta的影響,2020/10/6,57,

26、一、大氣溫度Ta的影響,隨著大氣溫度Ta的升高，燃?xì)廨啓C(jī)的相對(duì)效率是下降的，但其聯(lián)合循環(huán)的相對(duì)效率卻反而略呈增高的趨勢(shì)。 由于當(dāng)Ta升高時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度的增高致使ST增大，足以補(bǔ)償燃?xì)廨啓C(jī)效率的降低。 從物理意義上講，當(dāng)Ta升高時(shí)，壓氣機(jī)的出口溫度相應(yīng)地也會(huì)增高，為了保證透平前的燃?xì)獬鯗睾愣?，噴入燃燒室的燃料消耗量就可以減少，其減少的程度將比聯(lián)合循環(huán)總輸出功率的減小程度更高一些，致使總的熱效率反而略有增大的趨勢(shì)，反之，隨著Ta的下降，聯(lián)合循環(huán)的效率反而會(huì)呈略微減小的趨勢(shì)。,2020/10/6,58,一、大氣溫度Ta的影響,以上變化關(guān)系是以供給直流冷卻式凝汽器的冷卻水溫恒定（保持為20），即

27、凝汽器的背壓恒定不變?yōu)榍疤岬摹?上述情形并不符合實(shí)際情況，因?yàn)殡S著大氣溫度的變化，即使凝汽器是采用自流冷卻式的，其背壓也要發(fā)生變化， Ta升高時(shí)，凝汽器的背壓將升高； Ta降低時(shí)，凝汽器的背壓則降低，這種情況對(duì)于采用直接空氣冷卻方式的凝汽器以及采用濕式冷卻塔凝汽器的機(jī)組來(lái)說(shuō)更是如此。,2020/10/6,59,一、大氣溫度Ta的影響,在考慮了冷卻水溫隨大氣溫度的變化關(guān)系后，燃?xì)廨啓C(jī)及其聯(lián)合循環(huán)的相對(duì)效率和相對(duì)功率隨大氣溫度的變化而相互偏離的程度比沒(méi)有進(jìn)行冷卻水溫修正的相互偏離程度要小一些。,2020/10/6,60,一、大氣溫度Ta的影響,大氣溫度對(duì)于聯(lián)合循環(huán)性能的影響程度與機(jī)組選用的凝汽器的

28、型式有密切關(guān)系。當(dāng)采用直接用空氣冷卻的凝汽器時(shí)，大氣溫度對(duì)聯(lián)合循環(huán)性能的影響程度最大；采用濕式冷卻塔時(shí)次之；采用直流冷卻水凝汽器時(shí)則最小，這是由于大氣溫度對(duì)于這些凝汽器壓力的影響程度有所差異的緣故。,2020/10/6,61,二、大氣壓力和海拔高度的影響,燃?xì)廨啓C(jī)通常按大氣壓力pa=0.1013MPa的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 壓力變化直接影響空氣比容，進(jìn)而影響燃?xì)廨啓C(jī)的空氣流量和輸出功率。 大氣壓力增加，比容下降，空氣流量和輸出功率增加；反之，比容增加，空氣流量和輸出功率下降。 空氣壓力變化時(shí)，如保持透平進(jìn)口壓力不變，則機(jī)組運(yùn)行點(diǎn)不變，即溫比和壓縮比都不變，燃?xì)廨啓C(jī)效率保持不變?？諝鈮毫ψ兓瘍H影響

29、輸出功率PGT。 空氣流量正比于大氣壓力，使得燃機(jī)輸出功率正比于大氣壓力變化。,2020/10/6,62,二、大氣壓力和海拔高度的影響,大氣壓力pa的較大幅度的變化，主要是由于機(jī)組所在地海拔高度的變遷造成的。隨海拔的升高，大氣壓力和大氣溫度都有所下降。,2020/10/6,63,二、大氣壓力和海拔高度的影響,海拔升高時(shí)，比容增加，空氣流量和燃機(jī)輸出功率都下降。燃?xì)廨啓C(jī)如保持在設(shè)計(jì)透平入口靜溫下運(yùn)行，溫比隨著海拔升高而增加，故燃機(jī)效率有所提高，減少了燃機(jī)輸出功率的下降幅度。 聯(lián)合循環(huán)中，大氣溫度及透平入口初溫均保持恒定的前提下，燃?xì)廨啓C(jī)排氣的質(zhì)量流量以及余熱鍋爐中可用于蒸汽發(fā)生過(guò)程的余熱，同樣也

30、會(huì)隨大氣壓力按正比關(guān)系發(fā)生變化。由于蒸汽循環(huán)的效率ST不變，聯(lián)合循環(huán)中汽輪機(jī)功率也將與大氣壓力成正比。因而聯(lián)合循環(huán)總功率必然與大氣壓力成正比。,2020/10/6,64,二、大氣壓力和海拔高度的影響,噴入聯(lián)合循環(huán)的燃料量與壓氣機(jī)吸入的空氣質(zhì)量流量成正比，也就是與大氣壓力成正比，因此，聯(lián)合循環(huán)的效率將與大氣壓力變化無(wú)關(guān)。 對(duì)于既定地區(qū)，大氣壓力的變化范圍一般很小，并且不影響燃機(jī)效率，通常人們把主要注意力放在大氣溫度變化的影響上。但在燃?xì)廨啓C(jī)做熱力性能試驗(yàn)時(shí)，必須考慮大氣壓力的變化。,2020/10/6,65,三、空氣絕對(duì)濕度H的影響,大氣的濕度會(huì)影響到從壓氣機(jī)吸入到燃機(jī)中去的空氣中所含的水蒸氣含

31、量，它將影響濕空氣的比熱容值，相應(yīng)的會(huì)影響到壓氣機(jī)壓縮功，透平的膨脹功以及燃燒室燃料的攝入量，從而影響到燃?xì)廨啓C(jī)的比功和效率。 實(shí)際研究表明，當(dāng)大氣溫度較低時(shí)，即使相對(duì)濕度為100%，大氣中所含水蒸汽數(shù)量仍然很少，其影響可以忽略不計(jì)，此時(shí)相對(duì)濕度對(duì)于燃機(jī)功率和效率均無(wú)影響。當(dāng)大氣溫度大于37 以后，相對(duì)濕度的增加將使燃機(jī)的凈比功增大，而熱效率卻有所下降。,2020/10/6,66,三、空氣絕對(duì)濕度H的影響,不論大氣溫度高低，只是根據(jù)大氣的絕對(duì)濕度大小，通過(guò)各自的修正系數(shù)CHR和CP對(duì)機(jī)組的熱耗率和出力進(jìn)行修正。 折合到在設(shè)計(jì)的大氣濕度條件下運(yùn)行時(shí)，機(jī)組熱耗率和功率可以用下式進(jìn)行計(jì)算。,2020

32、/10/6,67,三、空氣絕對(duì)濕度H的影響,2020/10/6,68,燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備的變工況運(yùn)行,燃?xì)廨啓C(jī)的變工況運(yùn)行 余熱鍋爐的變工況運(yùn)行 聯(lián)合循環(huán)變工況運(yùn)行特性 環(huán)境參數(shù)變化對(duì)聯(lián)合循環(huán)性能的影響 燃?xì)廨啓C(jī)性能老化的影響,2020/10/6,69,15.5 燃?xì)廨啓C(jī)性能老化的影響,燃?xì)廨啓C(jī)部件的老化，必將對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的性能產(chǎn)生重大影響。隨著機(jī)組運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，這一問(wèn)題就會(huì)逐漸發(fā)生。,2020/10/6,70,一、壓氣機(jī)葉片積垢或磨損的影響,（一）葉片結(jié)垢 通常，壓氣機(jī)的進(jìn)口空氣過(guò)濾器對(duì)去除顆粒尺寸在510m以上的灰塵十分有效，而對(duì)小于5 m特別是小于12 m的灰塵過(guò)濾效果差。因而存在

33、于空氣中易形成積垢的燃燒產(chǎn)物微粒尺寸為0.0015 m ，難以濾清，機(jī)組運(yùn)行一段時(shí)間后將在壓氣機(jī)葉片上形成積垢。 因壓氣機(jī)進(jìn)口處軸承密封失效，將導(dǎo)致潤(rùn)滑油霧進(jìn)入葉片通道而形成積垢。,2020/10/6,71,（一）葉片結(jié)垢,葉片上結(jié)垢就會(huì)改變?nèi)~片的氣動(dòng)性能，具體表現(xiàn)為通流面積變小，升力系數(shù)減小，阻力系數(shù)增大，導(dǎo)致壓氣機(jī)的流量、壓比和效率都下降，性能曲線發(fā)生變化。,2020/10/6,72,（一）葉片結(jié)垢,結(jié)垢時(shí)不僅等轉(zhuǎn)速線下移，喘振邊界也下移，性能明顯惡化。 同時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)工況點(diǎn)也隨之變化。流量與壓比降低，導(dǎo)致燃?xì)廨啓C(jī)的功率和效率降低。 此外，運(yùn)行線則與喘振邊界相逼近，運(yùn)行點(diǎn)的喘振裕度也減小了

34、。,2020/10/6,73,（一）葉片結(jié)垢,隨著機(jī)組運(yùn)行時(shí)間的推移，壓氣機(jī)葉片積垢逐漸嚴(yán)重，機(jī)組出力和效率的下降也日趨嚴(yán)重，到一定的程度后要采取壓氣機(jī)清洗措施來(lái)消除積垢，以恢復(fù)出力和效率。,2020/10/6,74,（二）葉片磨損,壓氣機(jī)進(jìn)口空氣過(guò)濾器效果惡化時(shí)，較多的尺寸大于10m的灰塵顆粒進(jìn)入壓氣機(jī)，并沖刷葉片造成磨損。 葉片磨損后改變了葉片的氣動(dòng)性能，也表現(xiàn)力升力系數(shù)減小，阻力系數(shù)增大，使效率和壓比下降。 至于流量，葉片磨損使通道面積有所加大，流量要增大，但由于葉片通道中流動(dòng)情況變差，效率降低，故流量可能變化不大。 這時(shí)壓氣機(jī)的性能曲線，主要是喘振邊界下移，效率降低，而等轉(zhuǎn)速線的變化可

35、能較小。,2020/10/6,75,（二）葉片磨損,由于壓氣機(jī)葉片磨損較難修復(fù)，因而必須針對(duì)機(jī)組所處的環(huán)境條件選用過(guò)濾效率高的空氣過(guò)濾器，并在運(yùn)行中保持高的過(guò)濾效率，以避免壓氣機(jī)葉片的磨損。,2020/10/6,76,（二）葉片磨損,燃?xì)廨啓C(jī)在某些環(huán)境條件下運(yùn)行時(shí)，空氣中的一些有害成分將腐蝕壓氣機(jī)葉片，壓氣機(jī)葉片的腐蝕使葉片表面產(chǎn)生凹痕，它不僅增加表面粗糙度，也成為產(chǎn)生疲勞裂紋的潛在部位。這些表面粗糙度和葉片外形變化會(huì)降低空氣流量和壓氣機(jī)效率，它對(duì)性能的影響與葉片磨損時(shí)相同。解決的辦法除采用有效的過(guò)濾設(shè)備外，還可在葉片表面涂覆防腐涂層或采用抗腐蝕性能更好的材料。,2020/10/6,77,二、

36、透平葉片積垢或磨損對(duì)性能的影響,（一）葉片積垢 燃?xì)廨啓C(jī)燃用氣體燃料時(shí)，透平葉片上一般不容產(chǎn)生積垢現(xiàn)象。當(dāng)燃用液體燃料，特別是重油、原油等燃料時(shí)，在透平葉片上往往會(huì)產(chǎn)生積垢現(xiàn)象。 透平葉片積垢后，流道面積減小，阻力加大，氣流狀況變差，透平效率降低。,2020/10/6,78,二、透平葉片積垢或磨損對(duì)性能的影響,2020/10/6,79,透平葉片積垢后，由于透平阻力增加，壓比升高，運(yùn)行點(diǎn)靠向喘振邊界。這時(shí)，機(jī)組的出力和效率也要下降，但出力由于壓比升高而得到一定補(bǔ)償，下降可能較小。 對(duì)于透平葉片的積垢，一般可采用停機(jī)水洗清除，也可結(jié)合大小修解體清洗的辦法來(lái)清除。,二、透平葉片積垢或磨損對(duì)性能的影響,2020/10/6,80,（二）葉片磨損,機(jī)組空氣過(guò)濾器過(guò)濾效果差時(shí)，進(jìn)入壓氣機(jī)的灰塵顆粒也要沖刷透平葉片，造成透平葉片磨損。在燃用重質(zhì)液體燃料時(shí)，燃燒后生成的灰分也要沖刷透平葉片造成磨損。 透平葉片磨損后透平效率也要下降，而其阻力由于葉片磨損后通道加大而降低。顯然，透平葉片磨損后機(jī)組的出力和效率也要降低，運(yùn)行點(diǎn)由于透平阻力下降而離開(kāi)喘振邊界。,2020/10/6,81,（二）葉片磨損,此外，機(jī)組燃用液體燃料或含有害成分的氣體燃料時(shí)，還可能腐蝕透平葉片。從對(duì)機(jī)組性能影響的角度來(lái)講，透平葉片腐蝕后的影響與磨蝕的相同。減少腐蝕的有效措施除減