供熱機組熱、電負荷經濟分配探析

武剛

該文基于疊加原理，將供熱抽汽機組簡化為背壓機組與純凝式機組的疊加，以此得出抽汽供熱機組的特性方程，結合大唐寶雞熱電廠現場實際運行數據，求解方程，得出雙機主汽流量之和最小時的電、熱負荷，通過運行實踐，驗證了該方法的正確性，從而為熱電廠機組熱、電負荷經濟調度提供了切實可行的方法。

一、運行現狀

大唐寶雞熱電廠兩臺330MW抽汽供熱機組，設計供熱面積1230萬平方米，截止2012年供熱面積達400萬平方米，供熱抽汽流量達370t/h。供熱期間熱負荷基本穩定，機組電負荷根據電網調度隨時調節。為了確保供熱可靠性，一直維持雙機同時對外供熱。由于1號機熱耗率為8060.87kj/kwh，2號機熱耗率為7953.24kj/kwh，根據集團公司供熱指導意見，維持1號機供熱量偏大，電負荷根據機爐輔機運行情況分配，雙機熱電負荷分配是否合理經濟均無科學理論依據。

二、熱負荷分配原理

目前供熱機組均是以熱定電，在滿足熱負荷的情況下，調整電負荷。根據供熱理論資料，抽汽供熱機組可以簡化為背壓機組與純凝機組的疊加，則供熱機組的熱負荷分配也就相當于幾個背壓機之間的熱負荷分配，在機組主汽參數一定，供熱抽汽壓力不變時，供熱抽汽量的做功能力就是供熱抽汽量的函數，即：Ne=K * D0

Ne—供熱抽汽在汽輪機做功量 K—熱化發電系數 DO—供熱抽汽量

基于以上理論，根據該廠汽輪機熱力特性，可以得出機組熱化發電系數公式為：

K=（（h0-h1+h2-h3）-（h4-h5））/3600

h0—主蒸汽焓 h1—高壓缸排汽焓 h2—再熱蒸汽焓

h3—中壓缸排汽焓 h4—鍋爐給水焓 h5—熱網加熱器疏水焓

利用該廠1、2號機組性能試驗原始數據，可以計算出1、2號機組熱化發電系數，但由于機組工況不同，實際熱化發電系數不是常數，而是隨機組負荷變化，具體熱化發電系數為：

機組負荷 320MW（三閥全開） 75%負荷 50%負荷

1號機 0.0590833 0.081506 0.113378

2號機 0.058544 0.083089 0.112733

對于背壓機組熱負荷分配的方法是按照熱化發電系數的大小順序決定各機組帶熱負荷的順序，熱化系數大的供熱機組依次帶滿直至熱化系數最小的機組。根據上表數據可以看出寶雞熱電廠1、2號機熱化系數基本接近，即同樣工況下，雙機供熱經濟效益無明顯區別。但隨著機組負荷的下降，機組的熱化發電系數逐步升高，因此可以得出結論：機組在低負荷下供熱時較為經濟。

三、熱、電負荷分配原理

由于抽汽供熱機組可簡化為背壓機組與純凝機組的疊加，供熱機組的特性既具有背壓機組的特性也具有純凝機組的特性。

背壓機組的特性方程為：D0 =a* N

純凝機組的特性方程為：D0 =a* N+b

利用疊加原理，得出供熱機組特性方程為：D0=a1* Ne+a2* Dr+b

Ne—電負荷 Dr—供熱抽汽流量 a1、a2、b--常數

根據該廠機組實際運行數據，利用擬合軟件得出機組實際特性方程，為了保證擬合出公式的正確性，該文原載于中國社會科學院文獻信息中心主辦的《環球市場信息導報》雜志http：//www.ems86.com總第577期2014年第45期-----轉載須注名來源本次擬合采用主汽壓力在17.3-17.7MPa之間運行數據，擬合原始數據均取自實際運行工況。

1號汽輪機特性方程：

Y1=3.609757675*X11 + 0.2954334677*X12-161.0882831

2號汽輪機特性方程：

Y2=3.291756468*X21 + 0.4295290359*X22-123.7390721

Y1 、Y2—1、2號機主蒸汽流量；X11 、X21 --1、2號機電負荷；X12 、X22 --1、2號機供熱抽汽流量。

根據公式得出：當1、2號機主汽流量之和（Y1+ Y2）為最小時，機組運行最經濟。

經解方程得：Y1+ Y2=0.318001207*X11+0.134095568*X22-284.8273552+

3.291756468*（X11+X21）+0.2954334677*（X12+ X22）

可見，供熱期間，在熱、電負荷一定情況下，要使雙機主蒸汽流量最小，必須使1號機電負荷最小，2號機熱負荷最小。也可以得出1號機帶最小電負荷，供最大抽汽量；2號機帶最大電負荷，供最小抽汽量。

四、運行中的限制因素

電負荷限制 ：為了保證機組安全運行，保證低壓缸最小通流流量，供熱期間，應維持機組電負荷大于180MW，小于320MW。

主汽流量的限制：為了保證機組安全，保證汽輪機各監視段壓力在規定范圍，以及保證鍋爐安全穩定運行，結合我廠運行實踐，供熱期間，單機主汽流量應大于550t/h，小于1065t/h。

供熱抽汽流量的限制：供熱期間，為了保證供熱可靠性，以及維持熱網疏水泵的正常運行，規定供熱抽汽量大于80t/h，小于450t/h。

五、運行驗證

2013年2月18日，大唐寶雞熱電廠機組實際運行數據如下：雙機電負荷520MW，熱網循環水量4500t/h，供水溫度90℃，回水溫度60℃，SIS中計算供熱抽汽流量370t/h。參考以上條件限制，聯立解方程，求的1、2號機主汽流量之和最小時，X11、X21、X12、X22的數值，并根據計算結果進行實際調節，具體情況見下表：

機組 電負荷 主汽壓力 主汽流量 供熱抽汽量 試驗前后

1號機組 260 17.4 832 185 調整前

2號機組 260 17.48 811 185

1號機組 220 17.5 724 270 調整后

2號機組 300 17.7 889 100

根據上表可以得出，改變機組熱電負荷后，在主汽壓力不變情況下，雙機主汽流量之和下降30t/h。

本文利用背壓機組的特性，確定了供熱機組熱負荷分配的方向，利用疊加原理，將抽汽供熱機組簡化為背壓機組與凝汽機組的疊加，并結合現場實際，得出本廠供熱機組的特性方程 ，通過理論計算得出合理分配兩臺機組的熱、電負荷，并通過運行實踐得到很好驗證，使機組的總體效率得到提升。為使該方法得到很好應用，我們將拓展SIS系統功能，編寫相應公式，在SIS系統實時觀察和計算機組熱電負荷分配情況，最終達到熱、電負荷合理經濟分配，從而為同類機組提供一套可行的方法。

（作者單位：大唐寶雞熱電廠）