[科普中国]-调节抽汽式汽轮机

调节抽汽式汽轮机是指抽汽压力可以调节的抽汽式轮机。调节抽汽式汽轮机，又称单抽汽供热式汽轮机，由高压段和低压段组成，相当于1台背压式汽轮机与1台凝汽式汽轮机的组合。新蒸汽进入高压段做功，膨胀至一定压力后分为2股，1股抽出供给热用户，另1股进入低压部分继续膨胀做功，最后排入凝汽器。

简介由于国家大力发展城市“集中供热”和“热电联产”，随着大容量供热式汽轮机组的不断投运，供热式汽轮机组在电网中所占的比重越来越大。由于供热式汽轮机组对外热负荷对电网的影响和限制，整个电网的调峰能力将受到越来越大的制约。

在电网仍然缺乏调峰能力以及存在电力缺口的情况下，为了保证电力平衡，使供热式汽轮机组更加深入地参与电网调峰，以下研究在满足外界热负荷的前提下，供热式汽轮机组的电负荷特性1。

供热汽轮机调峰特性的研究方法1.研究方法

研究方法有2种：供热式汽轮机热力性能试验方法和利用汽轮机制造厂提供的工况图进行分析的方法。

热力性能试验方法是运用供热式汽轮机组的热力性能试验，针对特定的供热机组，通过调整机组的热、电负荷，从而得出机组在各种外界热负荷下所能承担的最大、最小电负荷。该方法真实可靠，适用于没有工况图的供热式汽轮机。

在有制造厂提供的工况图的情况下，可以利用供热式汽轮机的工况图进行分析，依据工况图上提供的热、电负荷关系曲线，确定各种热负荷下电负荷的可调范围，该方法需要的试验工作量较小，现场使用起来方便快捷。

2.存在的问题

热力性能试验虽可得到准确可靠的热、电负荷关系，但是需要的工作量较大，耗费的时间较长。同时由于试验期间需要不断调整热、电负荷，将对外界的热用户和电网调度产生一定的影响。

由于工况图的热、电负荷关系是在设计工况下得出的，如果考虑到汽轮机及其热力系统的实际运行状态，如汽轮机的实际效率与设计值有偏差，低于设计值会造成汽轮机的进汽流量增大。同时热力系统的运行状态如加热器的焓升、端差偏离设计值，会造成非调整抽汽流量与设计流量的偏差。以上这些因素的存在会造成通过工况图得出的结论与供热汽轮机的实际调峰特性产生一定的偏差。

3.可行性方法

在对2种方法分析研究的基础上，可以利用工况图对供热汽轮机的热电负荷特性进行初步分析后，再利用热力试验根据供热汽轮机的实际运行状态，对通过工况图得出的结论进行适当的偏差修正，这种偏差修正在实际应用时可以通过少量的现场热力试验得到，以下将利用这种方法，以一次调节抽汽式汽轮机为例，对供热汽轮机组的热、电负荷特性进行分析，以使供热汽轮机在保证热负荷稳定的前提下，安全灵活的上、下调整其输出功率。

一次调节抽汽式汽轮机特性1.动力特性

一次调节抽汽式汽轮机，又称单抽汽供热式汽轮机，由高压段和低压段组成，相当于1台背压式汽轮机与1台凝汽式汽轮机的组合。新蒸汽进入高压段做功，膨胀至一定压力后分为2股，1股抽出供给热用户，另1股进入低压部分继续膨胀做功，最后排入凝汽器。

单抽汽式汽轮机的功率为高﹑低压段所产生的功率之和，由汽轮机进汽量和流经低压段的蒸汽流量决定。调节进汽量可以得到不同的功率，因此，在一定范围内可同时满足热﹑电负荷的需要。

2.汽耗特性

单抽汽式汽轮机在供热抽汽量为零时，相当于1台凝汽式汽轮机；理论上若将进入高压缸的蒸汽全部抽出供给热用户，则相当于1台背压式汽轮机。但在实际运行中，为了冷却低压缸，带走由于鼓风摩擦损失所产生的热量，必须有一定量的蒸汽流过低压段而进入凝汽器，所需最小流量约为低压缸设计流量的5%～10% 2。

一次调节抽汽式汽轮机的调峰性能对于一次调节抽汽式汽轮机来讲，在某给定外界热负荷时，通过调节汽轮机的进汽流量可以改变汽轮发电机的输出功率，因而电负荷可以在一定范围内上、下变动，依据供热汽轮机的工况图可以从理论上确定这个范围。

1.最大输出功率的确定

在保持外界热负荷稳定不变的情况下，汽轮发电机的最大输出功率首先受到汽轮机最大进汽流量以及发电机最大出力的限制，而汽轮机进汽量主要受高压段通流能力以及所对应锅炉最大蒸发量的制约，此时只需要在工况图上查出抽汽流量De线与汽轮机最大进汽量DImax线的交点，该交点所对应的电功率值即为该供热负荷下汽轮发电机能发出的最大功率；如果该抽汽流量De线与汽轮机最大进汽量DImax 线不能相交，那么它一定与汽轮发电机的最大出力Pelmax线相交，此时该交点所对应的电功率值即为该供热负荷下汽轮发电机能发出的最大功率。

2.最小输出功率的确定

在保持外界热负荷稳定不变的情况下，汽轮发电机的最小输出功率首先受到最小凝汽量DⅡmin工况线的限制，用以冷却低压缸由于摩擦鼓风损失所带来的热量，保证汽轮机的安全稳定运行;其次受到汽轮机最小进汽量的限制，即该汽轮机所对应锅炉的最低稳燃蒸发量DImin 。

汽轮机的进汽量大于锅炉的最低稳燃蒸发量DImin时，抽汽流量De 线与最小凝汽量DⅡmin工况线的交点所对应的电功率即为汽轮机所能带的最小功率。汽轮机的进汽量等于锅炉的最低稳燃蒸发量DImin(平行于电功率Pel坐标轴) 时，抽汽流量De线与最低稳燃蒸发量DImin线的交点所对应的电功率即为汽轮机所能带的最小功率。

在得到供热汽轮机最大和最小输出功率的基础上，为了使结果合理并能应用于实际，可以通过热力性能试验的方法对该结论进行验证和修正2。

应用实例通过的理论分析，可以利用工况图得出一次调节抽汽式汽轮机的调峰特性， 以某热电厂C300/220216.67/537/537型一次调节抽汽式汽轮机为例进行分析，得出了该汽轮机在采暖抽汽量De分别为100t/h和500t/h时，汽轮机输出功率的可调范围。

根据机组实际运行情况，取锅炉最低稳燃负荷流量(即汽轮机的最小进汽流量)为500t/h。当De为100t/h时，根据该抽汽流量线与汽轮机最大进汽量线的交点可以得出汽轮机最大输出功率为317.3MW，根据该抽汽流量线与汽轮机最小进汽量线的交点可以得出汽轮机最小输出功率为136.8MW；当De为500t/h时，根据该抽汽流量线与汽轮机最大进汽量线的交点可以得出汽轮机最大输出功率为246.9MW ，根据该抽汽流量线与汽轮机最小凝汽量(DⅡmin=90t/h) 线的交点可以得出汽轮机最小输出功率为159.8MW。

通过现场热力试验进行修正，其结果为：当De为100t/h 时，发电机功率可在141.2～316.8MW之间调整；当De为500t/h时，发电机功率可在162.3～246.1MW之间调整1。

总结综上所述，提出的方法能够根据工况图从理论上确定一次调节抽汽式供热汽轮机的调峰特性，同时结合供热式汽轮机的实际运行状况，经过修正最终得出合理的、可行的一次调节抽汽式供热汽轮机的调峰运行方式。为电网中供热式汽轮机在不影响热用户的前提下参与电网调峰打下了基础。特别是随着大容量供热式汽轮机组在电网中所占比重的日益增大、电网仍然缺乏调峰能力以及存在电力缺口的情况下，该方法具有较高的工程应用价值。

本词条内容贡献者为:

徐恒山 - 讲师 - 西北农林科技大学