供熱機(jī)組熱、電負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分配探析

武剛

該文基于疊加原理，將供熱抽汽機(jī)組簡(jiǎn)化為背壓機(jī)組與純凝式機(jī)組的疊加，以此得出抽汽供熱機(jī)組的特性方程，結(jié)合大唐寶雞熱電廠現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，求解方程，得出雙機(jī)主汽流量之和最小時(shí)的電、熱負(fù)荷，通過運(yùn)行實(shí)踐，驗(yàn)證了該方法的正確性，從而為熱電廠機(jī)組熱、電負(fù)荷經(jīng)濟(jì)調(diào)度提供了切實(shí)可行的方法。

一、運(yùn)行現(xiàn)狀

大唐寶雞熱電廠兩臺(tái)330MW抽汽供熱機(jī)組，設(shè)計(jì)供熱面積1230萬(wàn)平方米，截止2012年供熱面積達(dá)400萬(wàn)平方米，供熱抽汽流量達(dá)370t/h。供熱期間熱負(fù)荷基本穩(wěn)定，機(jī)組電負(fù)荷根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度隨時(shí)調(diào)節(jié)。為了確保供熱可靠性，一直維持雙機(jī)同時(shí)對(duì)外供熱。由于1號(hào)機(jī)熱耗率為8060.87kj/kwh，2號(hào)機(jī)熱耗率為7953.24kj/kwh，根據(jù)集團(tuán)公司供熱指導(dǎo)意見，維持1號(hào)機(jī)供熱量偏大，電負(fù)荷根據(jù)機(jī)爐輔機(jī)運(yùn)行情況分配，雙機(jī)熱電負(fù)荷分配是否合理經(jīng)濟(jì)均無(wú)科學(xué)理論依據(jù)。

二、熱負(fù)荷分配原理

目前供熱機(jī)組均是以熱定電，在滿足熱負(fù)荷的情況下，調(diào)整電負(fù)荷。根據(jù)供熱理論資料，抽汽供熱機(jī)組可以簡(jiǎn)化為背壓機(jī)組與純凝機(jī)組的疊加，則供熱機(jī)組的熱負(fù)荷分配也就相當(dāng)于幾個(gè)背壓機(jī)之間的熱負(fù)荷分配，在機(jī)組主汽參數(shù)一定，供熱抽汽壓力不變時(shí)，供熱抽汽量的做功能力就是供熱抽汽量的函數(shù)，即：Ne=K * D0

Ne—供熱抽汽在汽輪機(jī)做功量 K—熱化發(fā)電系數(shù) DO—供熱抽汽量

基于以上理論，根據(jù)該廠汽輪機(jī)熱力特性，可以得出機(jī)組熱化發(fā)電系數(shù)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(wǎng)加熱器疏水焓

利用該廠1、2號(hào)機(jī)組性能試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)，可以計(jì)算出1、2號(hào)機(jī)組熱化發(fā)電系數(shù)，但由于機(jī)組工況不同，實(shí)際熱化發(fā)電系數(shù)不是常數(shù)，而是隨機(jī)組負(fù)荷變化，具體熱化發(fā)電系數(shù)為：

機(jī)組負(fù)荷 320MW（三閥全開） 75%負(fù)荷 50%負(fù)荷

1號(hào)機(jī) 0.0590833 0.081506 0.113378

2號(hào)機(jī) 0.058544 0.083089 0.112733

對(duì)于背壓機(jī)組熱負(fù)荷分配的方法是按照熱化發(fā)電系數(shù)的大小順序決定各機(jī)組帶熱負(fù)荷的順序，熱化系數(shù)大的供熱機(jī)組依次帶滿直至熱化系數(shù)最小的機(jī)組。根據(jù)上表數(shù)據(jù)可以看出寶雞熱電廠1、2號(hào)機(jī)熱化系數(shù)基本接近，即同樣工況下，雙機(jī)供熱經(jīng)濟(jì)效益無(wú)明顯區(qū)別。但隨著機(jī)組負(fù)荷的下降，機(jī)組的熱化發(fā)電系數(shù)逐步升高，因此可以得出結(jié)論：機(jī)組在低負(fù)荷下供熱時(shí)較為經(jīng)濟(jì)。

三、熱、電負(fù)荷分配原理

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

背壓機(jī)組的特性方程為：D0 =a* N

純凝機(jī)組的特性方程為：D0 =a* N+b

利用疊加原理，得出供熱機(jī)組特性方程為：D0=a1* Ne+a2* Dr+b

Ne—電負(fù)荷 Dr—供熱抽汽流量 a1、a2、b--常數(shù)

根據(jù)該廠機(jī)組實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，利用擬合軟件得出機(jī)組實(shí)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(guó)社會(huì)科學(xué)院文獻(xiàn)信息中心主辦的《環(huán)球市場(chǎng)信息導(dǎo)報(bào)》雜志http：//www.ems86.com總第577期2014年第45期-----轉(zhuǎn)載須注名來源本次擬合采用主汽壓力在17.3-17.7MPa之間運(yùn)行數(shù)據(jù)，擬合原始數(shù)據(jù)均取自實(shí)際運(yùn)行工況。

1號(hào)汽輪機(jī)特性方程：

Y1=3.609757675*X11 + 0.2954334677*X12-161.0882831

2號(hào)汽輪機(jī)特性方程：

Y2=3.291756468*X21 + 0.4295290359*X22-123.7390721

Y1 、Y2—1、2號(hào)機(jī)主蒸汽流量；X11 、X21 --1、2號(hào)機(jī)電負(fù)荷；X12 、X22 --1、2號(hào)機(jī)供熱抽汽流量。

根據(jù)公式得出：當(dāng)1、2號(hào)機(jī)主汽流量之和（Y1+ Y2）為最小時(shí)，機(jī)組運(yùn)行最經(jīng)濟(jì)。

經(jīng)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(fù)荷一定情況下，要使雙機(jī)主蒸汽流量最小，必須使1號(hào)機(jī)電負(fù)荷最小，2號(hào)機(jī)熱負(fù)荷最小。也可以得出1號(hào)機(jī)帶最小電負(fù)荷，供最大抽汽量；2號(hào)機(jī)帶最大電負(fù)荷，供最小抽汽量。

四、運(yùn)行中的限制因素

電負(fù)荷限制 ：為了保證機(jī)組安全運(yùn)行，保證低壓缸最小通流流量，供熱期間，應(yīng)維持機(jī)組電負(fù)荷大于180MW，小于320MW。

主汽流量的限制：為了保證機(jī)組安全，保證汽輪機(jī)各監(jiān)視段壓力在規(guī)定范圍，以及保證鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行，結(jié)合我廠運(yùn)行實(shí)踐，供熱期間，單機(jī)主汽流量應(yīng)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(wǎng)疏水泵的正常運(yùn)行，規(guī)定供熱抽汽量大于80t/h，小于450t/h。

五、運(yùn)行驗(yàn)證

2013年2月18日，大唐寶雞熱電廠機(jī)組實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)如下：雙機(jī)電負(fù)荷520MW，熱網(wǎng)循環(huán)水量4500t/h，供水溫度90℃，回水溫度60℃，SIS中計(jì)算供熱抽汽流量370t/h。參考以上條件限制，聯(lián)立解方程，求的1、2號(hào)機(jī)主汽流量之和最小時(shí)，X11、X21、X12、X22的數(shù)值，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行實(shí)際調(diào)節(jié)，具體情況見下表：

機(jī)組 電負(fù)荷 主汽壓力 主汽流量 供熱抽汽量 試驗(yàn)前后

1號(hào)機(jī)組 260 17.4 832 185 調(diào)整前

2號(hào)機(jī)組 260 17.48 811 185

1號(hào)機(jī)組 220 17.5 724 270 調(diào)整后

2號(hào)機(jī)組 300 17.7 889 100

根據(jù)上表可以得出，改變機(jī)組熱電負(fù)荷后，在主汽壓力不變情況下，雙機(jī)主汽流量之和下降30t/h。

本文利用背壓機(jī)組的特性，確定了供熱機(jī)組熱負(fù)荷分配的方向，利用疊加原理，將抽汽供熱機(jī)組簡(jiǎn)化為背壓機(jī)組與凝汽機(jī)組的疊加，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，得出本廠供熱機(jī)組的特性方程 ，通過理論計(jì)算得出合理分配兩臺(tái)機(jī)組的熱、電負(fù)荷，并通過運(yùn)行實(shí)踐得到很好驗(yàn)證，使機(jī)組的總體效率得到提升。為使該方法得到很好應(yīng)用，我們將拓展SIS系統(tǒng)功能，編寫相應(yīng)公式，在SIS系統(tǒng)實(shí)時(shí)觀察和計(jì)算機(jī)組熱電負(fù)荷分配情況，最終達(dá)到熱、電負(fù)荷合理經(jīng)濟(jì)分配，從而為同類機(jī)組提供一套可行的方法。

（作者單位：大唐寶雞熱電廠）