1、引言
    當前，電網負荷的峰谷差日益增大，要求大容量火電機組也參與調峰運行。國內現有的300 MW亞臨界機組都是按基本負荷設計的，不能適應頻繁的啟停，因此通常采用低負荷調峰方式。
    眾所周知，滑壓運行方式在低負荷下具有較好的經濟性，并使汽輪機各部件承受較低的熱應力，因此調峰運行就有必要改變傳統的定壓運行方式，尋求滑壓運行的優化方式。但滑壓運行時，由于主汽壓力較大的變化，對鍋爐內部過程產生了復雜的影響。一些電廠在探索滑壓運行規律時也證實，滑壓調峰運行的能力主要受到鍋爐運行安全性的限制。富通新能源生產銷售生物質鍋爐，生物質鍋爐主要燃燒秸稈顆粒機、木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料，同時我們還有大量的楊木木屑顆粒燃料和玉米秸稈顆粒燃料出售。
2、定滑壓運行方式的經濟性比較
    鐵嶺電廠于1998年4月，在300 MW亞臨界自然循環鍋爐機組上進行了定滑壓運行方式的優化試驗，對四種汽輪機負荷調節方式進行了比較，即：
    單閥定壓運行一在變負荷時六個調節閥同步開啟或關小；
    順序閥定壓運行一各調節閥在負荷變化時依次開啟或關小；
    復合變壓運行一順序閥定壓運行和四閥開啟的滑壓運行相結合；
    三閥滑壓運行一在低負荷下采用三閥開啟的滑壓運行方式。
    經濟性比較試驗按GB8117 - 87標準進行。根據實測數據計算出各種運行方式下汽輪機的經濟性指標。
2.1高壓缸效率
    圖1為各種運行方式下汽輪機高壓缸效率與負荷的關系曲線。
    單閥定壓運行時，在額定負荷以下主蒸汽要受到不同程度的節流損失，而順序閥調節在負荷變化時只有部分蒸汽在未全開的閥內受到節流，只有滑壓運行時沒有調節閥的節流損失。滑壓運行時主汽壓力隨著負荷的降低而降低，但汽輪機調節級汽溫大致沿等溫線移動，于是蒸汽比容變大，使得進入高壓缸的蒸汽容積流量基本不變。負荷由100%ECR降至50% ECR時，高壓缸效率僅降低的5%，而順序閥運行降低了13%，單閥運行降低了20%。
    此外，在高負荷下順序閥定壓運行和五閥滑壓運行的高壓缸效率的降低都很小，而且十分接近，只有在較低負荷下滑壓運行的優越性才顯現出來。
2.2給水泵功耗
    由于滑壓運行在低負荷下主蒸汽壓力降低，相應給水壓力也隨之降低，于是給水泵的功耗減小。圖2給出了各種運行方式下給水泵的功率。試驗結果表明：單閥和順序閥定壓運行時給水泵的功耗較大，滑壓運行時給水泵的功耗降低，負荷越低，兩者的差距越大。
2.3汽輪機熱耗和機組的供電煤耗
    如前所述，滑壓運行時，低負荷下汽輪機高壓缸的效率提高，保持再熱汽溫在額定值的負荷范圍擴大，同時給水泵的功耗減小，因此，在部分負荷下滑壓運行的經濟性要優于定壓運行。
    圖3給出了單閥定壓運行和四閥滑壓運行與順序閥定壓運行之間汽輪機熱耗的比較。可見，在額定負荷下，單閥與順序閥定壓運行汽輪機的熱耗接近。隨著負荷的降低，兩者熱耗的差值增大，但在負荷低于180 MW時，差值又有所減小。同樣，在低負荷下，四閥滑壓的汽輪機熱耗要比順序閥運行低，且隨著負荷的降低經濟性越好，但在180 MW負荷以下，經濟性的改善也受到限制。
    根據汽輪機熱耗，結合實測的廠用電率計算出機組的供電煤耗。計算結果表明：在150~ 210 MW負荷范圍內四閥滑壓運行的供電煤耗比順序閥定壓運行降低3g/( kWh)左右。根據定滑壓運行經濟性分析結果，作出了汽輪機負荷在300~ 250 MW時采用順序閥定壓運行方式，250~150 MW時采用四閥滑壓運行，150 MW以下采用單閥調節的推薦。
3、滑壓運行對鍋爐內部過程的影響
    滑壓運行時，由于主汽壓力和再熱器進口汽溫發生了與定壓運行不同的變化，因而對鍋爐內部過程產生不同的影響。表1給出了定壓和滑壓運行試驗參數的比較。
3.1汽溫汽壓特性
    由表1可見，機組從85% ECR至50% ECR負荷范圍內滑壓運行時，主汽壓力從亞臨界參數降到了高壓參數。而再熱蒸汽壓力，無論是定壓運行還是滑壓運行，隨負荷降低的趨勢基本是一致的。
    在100% ECR至50%ECR負荷范圍內維持過熱汽溫在額定值，對于定壓和滑壓運行都不是很困難，但對再熱汽溫而言，定壓運行時由于高缸排氣溫度下降了近40℃，再熱器的焓增相應增加了13%，因而在低負荷下維持再熱汽溫比較困難，此時運行應將燃燒器向上擺動，以提高燃燒中心。而滑壓運行時由于負荷降低時高缸排汽溫度基本不變，所以再熱汽溫可以在更寬的負荷范圍內維持額定值。
3.2過熱器焓增比例的變化及噴水量
    滑壓運行時，由于主汽壓力下降，它的焓值增大，同時又由于鍋筒壓力的降低，飽和蒸汽的焓值也增大，而且比過熱蒸汽的焓值增加得更多。因此，過熱器焓增占一次汽總焓增的比例隨著負荷的降低而下降，而且下降得比定壓運行時大，圖4。過熱器焓增占一次汽總焓增比例的降低意味著過熱汽溫有升高的趨勢，具體反應在過熱器噴水量的增加。
3.3再熱器焓增的變化
    如前所述，定壓運行時汽輪機高壓缸排汽溫度隨著負荷的降低而下降，而滑壓運行時則基本保持不變。因此，在同一負荷下，滑壓運行時再熱器入口汽溫比定壓運行時高，再熱器所吸收的熱量減少，再熱器焓增在折算鍋爐總焓增的份額也隨著負荷的下降而下降。在這種情況下，滑壓運行低負荷時，可將燃燒器向下擺，這對防止過熱器和再熱器超溫都有利。富通新能源生產銷售的生物質鍋爐以及木屑顆粒機壓制的生物質顆粒燃料是客戶們不錯的選擇。
4、滑壓運行的主要限制因素
    對于低負荷調峰方式，通常希望有較大的調峰幅度和較高的變負荷速率。在一般情況下，最低負荷主要受燃燒穩定性的限制，與滑壓運行方式并無直接關系。此外是循環系統的水動力安全性。滑壓降負荷時，在負荷的降低和壓力的降低兩個因素的綜合作用下，循環流速的變化不大，水循環是安全的。
    運行實踐表明，定壓運行時機組的變負荷速率主要受汽輪機熱應力的限制，而滑壓運行時關鍵在鍋爐，要考慮的問題主要是厚壁部件的低周疲勞損耗和過熱器的溫度工況。
    由表1可見，當機組從250 MW至150 MW負荷范圍內滑壓運行時，鍋筒壓力由16.9 MPa降至11.48 MPa，相應飽和溫度由352℃降至321℃。通常鍋筒內壁溫度隨飽和溫度變化，而外壁溫度變化較小，因而鍋筒內外壁的溫差大，上下溫差小，造成鍋筒低周疲勞損耗。根據CE公司的推薦，飽和溫度的極限允許變化率為2.7℃/min。如果取允許的飽和溫度變化率為2.5℃/min，那么可以推算出根據鍋筒低周疲勞損耗確定的滑壓運行的允許負荷變化率為2.7% ECR/min，而短時間的允許負荷變化率可以達到3% ECR/min。
圖5和圖6示出了鐵嶺電廠300 MW機組在85 %ECR至55%ECR負荷范圍內以1.5%ECR/min速率滑壓升降負荷時投B、C、D磨和投入A、B、C磨，分隔屏、后屏和低溫過熱器的溫度工況。由圖5和圖6可見，在投B、C、D磨時，在低負荷下滑壓升負荷時出現了“超溫”現象，而在投A、B、C磨時，由于燃燒中心降低，過熱器溫度工況是安全的。
    在滑壓升負荷初期，投入爐膛燃料的放熱，一方面用于工質的升溫升壓，另一方面還用于增加金屬的蓄熱。由于低壓下蒸發潛熱較大和鍋爐具有較大的蓄熱能力，所以開始升溫時，實際投入爐膛的燃料量要超過同一負荷下不考慮金屬蓄熱的設計計算燃料量，從而造成爐膛出口煙溫和煙氣量急劇增加。由于過熱器吸熱的增加比通過它的工質流量的增加要快，熱負荷的增加和工質冷卻能力的不匹配使得管壁溫度升高。同樣，在滑壓降負荷過程中，由于金屬蓄熱的釋放和爐膛熱負荷的降低滯后于蒸汽流量的減少，也引起管壁溫度的升高。所以，過熱器的溫度工況成為提高機組允許負荷變化率的主要限制因素。
    應當指出的是，這里所說的超溫是指這些過熱器區段爐外監測點的壁溫超過了制造廠給出的相應的報警溫度，而這些報警溫度是依據MCR工況的設計參數計算得出的。在滑壓運行時，由于運行參數的變化，報警溫度值也相應變化。表2給出了根據實測運行參數計算得出的不同負荷階段各級受熱面的報警溫度值。由表2可見，在滑壓運行負荷下的報警溫度比額定負荷下的報警溫度有所提高，這意味著允許有較高的負荷變化率。
    此外，在滑壓升負荷過程中，隨著負荷的升高，超溫現象逐漸消失。這是因為：隨著負荷的增加，運行壓力逐漸提高，此時用于增加金屬蓄熱的熱量減少，蒸發吸熱的份額也減少，實際投入的燃料量與設計計算燃料量逐漸接近，過熱器的吸熱和工質的冷卻能力趨于新的平衡。所以在不同的負荷階段，應有不同的允許負荷變化率。
    總之，由于燃料種類、結構形式、運行方式、汽溫調節手段的差異，對于不同類型和容量的機組，允許負荷變化率是不同的。即使同類機組，通過擴大汽溫調節手段的有效范圍，提高初始負荷，優化運行方式等，也可以提高允許負荷變化率，但應通過實際運行試驗來確定。
5、結論
    (1)滑壓運行時，在部分負荷下，汽輪機高缸效率較高，給水泵功耗減少，滑壓運行的經濟性要優于定壓運行。
    (2)對于300 MW機組，提高滑壓運行允許負荷變化率的主要限制因素是過熱器溫度工況，應通過擴大汽溫調節手段的有效范圍和優化運行方式來提高允許負荷變化率，
    (3)滑壓運行時，在不同的負荷階段，各級過熱器的報警溫度是變化的。因此，允許負荷變化率也將是不同的，應通過實際運行試驗來確定。