燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備的變工況運(yùn)行

燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電設(shè)備的變工況運(yùn)行第1頁/共90頁2023/4/172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。第2頁/共90頁2023/4/173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。第3頁/共90頁2023/4/174燃?xì)猓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)性能老化的影響第4頁/共90頁2023/4/175§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確定燃?xì)廨啓C(jī)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，其中畫有多條等T3*

線和等燃料流量Gf線，它可通過變工況計(jì)算或?qū)嶒?yàn)得到。第5頁/共90頁2023/4/176§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)行線喘振邊界第6頁/共90頁2023/4/177§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)，簡稱運(yùn)行區(qū)。第7頁/共90頁2023/4/178§15.1燃?xì)廨啓C(jī)的變工況運(yùn)行第8頁/共90頁2023/4/179§15.1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，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。第9頁/共90頁2023/4/1710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。第10頁/共90頁2023/4/1711二、燃?xì)廨啓C(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)時(shí)的性能電站燃?xì)廨啓C(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n＝n0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視為不變來進(jìn)行分析。第11頁/共90頁2023/4/1712二、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。ηGT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。第12頁/共90頁2023/4/1713對(duì)于簡單循環(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)先是和相靠近，相等之后變?yōu)檫m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。第13頁/共90頁2023/4/1714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。第14頁/共90頁2023/4/1715燃?xì)猓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)性能老化的影響第15頁/共90頁2023/4/1716§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。啟停過程中燃?xì)鈧?cè)熱力變化也很大。第16頁/共90頁2023/4/1717§15.2余熱鍋爐的變工況運(yùn)行變工況過程余熱鍋爐燃?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)大得多。研究余熱鍋爐變工況特性顯得格外重要。第17頁/共90頁2023/4/1718§15.2余熱鍋爐的變工況運(yùn)行相對(duì)產(chǎn)汽量過熱蒸汽溫度余熱回收率節(jié)點(diǎn)溫差接近點(diǎn)溫差第18頁/共90頁2023/4/1719節(jié)點(diǎn)溫差：也稱窄點(diǎn)溫差，指換熱過程中蒸發(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。第19頁/共90頁2023/4/1720§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。余熱鍋爐出口過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。第20頁/共90頁2023/4/1721§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。第21頁/共90頁2023/4/1722§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。第22頁/共90頁2023/4/1723§15.2余熱鍋爐的變工況運(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300－400℃?；瑝哼\(yùn)行時(shí)，低負(fù)載的進(jìn)氣壓力也不宜過低，要維持一個(gè)合適的最低壓力限值Psmin。第23頁/共90頁2023/4/1724§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：第24頁/共90頁2023/4/1725燃?xì)猓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)性能老化的影響第25頁/共90頁2023/4/1726§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)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。第26頁/共90頁2023/4/1727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大，有利于提高汽輪機(jī)效率和工作安全性?；瑝哼\(yùn)行過程中，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。第27頁/共90頁2023/4/1728§15.3聯(lián)合循環(huán)變工況運(yùn)行特性第28頁/共90頁2023/4/1729§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)，無論是聯(lián)合循環(huán)還是燃?xì)廨啓C(jī)簡單循環(huán)，機(jī)組的效率將大幅度地下降。一般來說，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75％－80％左右。第29頁/共90頁2023/4/1730§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)靜葉主要用來改善機(jī)組的啟動(dòng)性能，且大多采用可調(diào)IGV，用這種燃?xì)廨啓C(jī)來組成聯(lián)合循環(huán)時(shí)，還能用它來改善聯(lián)合循環(huán)在部分負(fù)載時(shí)的效率。第30頁/共90頁2023/4/1731§15.3聯(lián)合循環(huán)變工況運(yùn)行特性第31頁/共90頁2023/4/1732§15.3聯(lián)合循環(huán)變工況運(yùn)行特性第32頁/共90頁2023/4/1733§15.3聯(lián)合循環(huán)變工況運(yùn)行特性第33頁/共90頁2023/4/1734§15.3聯(lián)合循環(huán)變工況運(yùn)行特性第34頁/共90頁2023/4/1735§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)葉將全部打開而處于84°的狀態(tài)。一般來說，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高，而使透平的末級(jí)葉片過熱。第35頁/共90頁2023/4/1736§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。第36頁/共90頁2023/4/1737§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)荷過渡過程中，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)荷過渡過程中，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)荷過渡過程中，僅減小透平入口溫度，即改變?nèi)剂狭髁縼斫档腿細(xì)廨啓C(jī)負(fù)荷。第37頁/共90頁2023/4/1738§15.3聯(lián)合循環(huán)變工況運(yùn)行特性第38頁/共90頁2023/4/1739§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)荷范圍過熱器噴水減溫器噴水量變化劇烈，不易調(diào)節(jié)，易出現(xiàn)過熱器超溫現(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。第39頁/共90頁2023/4/1740§15.3聯(lián)合循環(huán)變工況運(yùn)行特性獲得以余熱鍋爐過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。第40頁/共90頁2023/4/1741二、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)閥門處于全開狀態(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)。主汽門前壓力Ps由余熱鍋爐與汽輪機(jī)平衡運(yùn)行來確定。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。第41頁/共90頁2023/4/1742二、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。第42頁/共90頁2023/4/1743二、余熱鍋爐－汽輪機(jī)滑壓運(yùn)行過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，焓降差別主要由過熱蒸汽壓力差別決定。 部分負(fù)載下滑壓運(yùn)行過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，低負(fù)載下相差較多。第43頁/共90頁2023/4/1744二、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?；瑝哼\(yùn)行零接近點(diǎn)溫差開始出現(xiàn)在68%負(fù)載左右，比節(jié)流運(yùn)行時(shí)略早。第44頁/共90頁2023/4/1745二、余熱鍋爐－汽輪機(jī)滑壓運(yùn)行第45頁/共90頁2023/4/1746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)行第46頁/共90頁2023/4/1747汽輪機(jī)采用滑壓運(yùn)行時(shí)可不用噴嘴配汽調(diào)節(jié)，汽輪機(jī)不裝調(diào)節(jié)級(jí)，簡化了進(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)行第47頁/共90頁2023/4/1748三多臺(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。第48頁/共90頁2023/4/1749第49頁/共90頁2023/4/1750燃?xì)猓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)性能老化的影響第50頁/共90頁2023/4/1751一.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%。

變工況過程中，大氣溫度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的影響第51頁/共90頁2023/4/1752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?，壓氣機(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?？諝饬髁孔兓瘜?dǎo)致燃?xì)廨啓C(jī)輸出功率變化。一、大氣溫度Ta的影響第52頁/共90頁2023/4/1753一、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)合循環(huán)效率和凈功率發(fā)生變化，如右圖所示。第53頁/共90頁2023/4/1754一、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。第54頁/共90頁2023/4/1755一、大氣溫度Ta的影響第55頁/共90頁2023/4/1756一、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。

由于當(dāng)Ta升高時(shí)，燃?xì)廨啓C(jī)排氣溫度的增高致使ηST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，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。第56頁/共90頁2023/4/1757一、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℃），即凝汽器的背壓恒定不變?yōu)榍疤岬摹?/p>

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)組來說更是如此。第57頁/共90頁2023/4/1758一、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有進(jìn)行冷卻水溫修正的相互偏離程度要小一些。第58頁/共90頁2023/4/1759一、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。第59頁/共90頁2023/4/1760二、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。第60頁/共90頁2023/4/1761二、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。第61頁/共90頁2023/4/1762二、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)生過程的余熱，同樣也會(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。第62頁/共90頁2023/4/1763二、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。第63頁/共90頁2023/4/1764三、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。第64頁/共90頁2023/4/1765三、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。第65頁/共90頁2023/4/1766三、空氣絕對(duì)濕度H的影響第66頁/共90頁2023/4/1767燃?xì)猓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)性能老化的影響第67頁/共90頁2023/4/1768§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，這一問題就會(huì)逐漸發(fā)生。第68頁/共90頁2023/4/1769一、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)口空氣過濾器對(duì)去除顆粒尺寸在5－10μm以上的灰塵十分有效，而對(duì)小于5μm特別是小于1－2μm的灰塵過濾效果差。因而存在于空氣中易形成積垢的燃燒產(chǎn)物微粒尺寸為0.001－5μm，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)致潤滑油霧進(jìn)入葉片通道而形成積垢。第69頁/共90頁2023/4/1770（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。第70頁/共90頁2023/4/1771（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。第71頁/共90頁2023/4/1772（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)清洗措施來消除積垢，以恢復(fù)出力和效率。第72頁/共90頁2023/4/1773

（二）葉片磨損壓氣機(jī)進(jìn)口空氣過濾器效果惡化時(shí)，較多的尺寸大于10μm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)速線的變化可能較小。第73頁/共90頁2023/4/1774

（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)境條件選用過濾效率高的空氣過濾器，并在運(yùn)行中保持高的過濾效率，以避免壓氣機(jī)葉片的磨損。第74頁/共90頁2023/4/1775

（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。第75頁/共90頁2023/4/1776二、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。第76頁/共90頁2023/4/1777二、透平葉片積垢或磨損對(duì)性能的影響第77頁/共90頁2023/4/1778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清除。二、透平葉片積垢或磨損對(duì)性能的影響第78頁/共90頁2023/4/1779（二）葉片磨損機(jī)組空氣過濾器過濾效果差時(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喘振邊界。第79頁/共90頁2023/4/1780（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少燃料和空氣中的有害成分外，在透平葉片表面涂覆防腐涂層的辦法得到了廣