发电厂锅炉的并列运行需要满足两个条件。
(1)所有锅炉产生的蒸汽都应输送到发电厂主蒸汽母管中。
(2)所有锅炉都燃烧同一种燃料。
并列运行锅炉间负荷经济分配的任务是使发电厂满足电负荷所需的总蒸汽量时,锅炉总燃料消耗量最少。
图10-6所示为两台并列运行锅炉的能量平衡图。根据图中标示,设总蒸汽量为D=D1+D2,总的燃料消耗量为B=B1+B2,ΔB1和ΔB2分别为能量转换过程中锅炉的热损失。此时发电厂总蒸汽消耗量D已经是给定值,且总负荷是不变的,如把负荷D1视为变值,得到D2=D-D1,则有dD2=-dD1。为了求得燃料消耗量B的最小值,取B对D1的一阶导数等于零,即
图10-6 两台并列运行锅炉能量平衡图
又因为dD2=-dD1
则有
即
式(10-5)说明,并列运行锅炉间的负荷经济分配原则是:两台锅炉的微增煤耗率rb相等。同理,对于并列运行的多台锅炉亦按微增煤耗率相等的原则分配负荷,即
需要指出的是,锅炉之间负荷分配除考虑经济性原则外,还必须注意锅炉稳定燃烧的最低负荷要求。
(二)并列运行的凝汽式汽轮机组间负荷的经济分配
发电厂凝汽式汽轮机组并列运行也需要满足两个条件。
(1)发电厂发出的电能都应输入到电力系统。
(2)所有汽轮机的蒸汽都取自主蒸汽母管。
由此可见,汽轮机组间进行负荷经济分配存在于具有蒸汽母管制的发电厂中。
并列运行的凝汽式汽轮机组间负荷经济分配的任务是在电力系统电网调度中心给定的发电厂负荷条件下,使得发电厂总的蒸汽消耗量为最小。
由于汽轮机组的微增汽耗率和微增热耗率曲线是不连续的,或线性化后为两根水平直线,即为一常数。因此具体的负荷经济分配原则是:依据微增汽耗率的大小,从微增汽耗率由小到大的顺序依次分配。
图10-7和图10-8所示为三台并列运行的凝汽式汽轮发电机组的汽耗特性曲线和微增汽耗率曲线,且其微增汽耗率特性具有如下关系:当P<Pec时,rd(3)<rd(1)<rd(2);当P>Pec时,。
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图10-7 三台汽轮机汽耗特性曲线
图10-8 三台汽轮机微增汽耗率曲线
总负荷分配如图10-9所示。按微增汽耗率由小到大的顺序,先由3号机组从最小允许负荷Pmin加载至经济负荷Pec(3),然后由1号机组从最小允许负荷Pmin加载至经济负荷Pec(1),再由2号机组从最小负荷Pmin加载至最大负荷Pmax(2),之后负荷再增加时,依次由1号机和3号机分别从经济负荷增加到它们的最大负荷,使发电厂达到最大负荷运行。如发电厂要减负荷时,就依照上述增加负荷的反方向减少负荷。
图10-9 三台汽轮机最经济承载特性
(三)并列运行单元机组负荷的经济分配
1.并列运行单元机组负荷经济分配的基本原理
单元机组并列运行是指所有单元机组发出的电能都输入电网,所有单元机组都消耗同一燃料。
由于系统负荷的变化,并列运行的单元机组不可能一直保持在最经济的负荷下运行。这时应将总负荷经济地分配到各单元机组中,使整个发电厂和电网达到最高的经济效益。
图10-10所示为两台并列运行机组的能量平衡图。
图10-10 两台并列运行机组的能量平衡图
设总负荷为P=P1+P2时,总的能量消耗为Q=Q1+Q2。若把负荷P1视为变值,则有P2=P-P1。此时,电力系统的总负荷P为给定值,所以dP2=-dP1。为了求得能量消耗为最小值,取Q对P1的一阶导数等于零,即
或
即
式(10-6)说明,为了实现并列运行机组间的负荷经济分配,两台机组的能量消耗微增率应该相等,这时整个系统能耗最小,最经济。
2.并列运行单元机组负荷的经济分配
并列运行机组间的负荷经济分配是以各机组的能量消耗微增率相等为原则的。又因为并列运行的单元机组消耗同一燃料,即各机组所消耗燃料的低位发热量相等,则各单元机组的煤耗微增率也应相等。因此单元机组并列运行时的负荷经济分配的原则是各单元机组的煤耗微增率相等,即
图10-11所示为两台并列运行的600MW机组的负荷经济分配。曲线1和曲线2为煤耗微增率特性曲线。按照煤耗微增率相等、负荷相加的原则,绘制出总煤耗微增率特性曲线3。当电网要求的总负荷为1100MW时,在总负荷横坐标上确定出P=1100MW,与总特性曲线垂直上交,再根据煤耗微增率相等,可确定1号机应带负荷500MW,2号机应带负荷600MW,该负荷分配方案是最经济的。
图10-11 两台并列运行的600MW机组的负荷经济分配
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