基于等效焓降法300MW熱電聯產機組熱經濟性分析

閆順林 蔚群超 張澤淼 騰 龍

（華北電力大學能源動力與機械工程學院，河北 保定071003）

0 引言

熱電聯產是國內外公認的節能減排的重要手段，是城市化發展的重要基礎設施，也是我國政府大力倡導的十大重點節能工程之一。目前，北方采暖地區共有6MW以上熱電聯產機組近1.3億kW，其中200MW以上的熱電聯產機組容量超過8000萬kW，并且未來發展的重點是300MW級大型、高參數、高效率的熱電機組。

雖然近年來熱電聯產發展較快，但目前北方采暖地區集中供熱比例還較低，平均水平不足40%，大量采暖鍋爐正在分散運行，不僅熱效率低、能耗高、污染物排放多，而且供熱質量還差，影響居民生活質量，因此，做好采暖地區熱電聯產對節能減排的意義重大[1-4]。

對于熱電聯產機組來說，外界環境溫度對其運行情況具有很大的影響。不同的外界環境溫度對應不同的供熱熱負荷，匹配不同的熱網參數，進而對應不同的機組供熱抽汽參數;根據不同的供熱抽汽參數，研究汽輪機的變化情況，確定其發電功率的變化，則需要進行供熱機組的變工況計算。

等效焓降在對熱力系統作局部定量分析時，具有簡潔、方便的特點，供熱機組熱力系統的局部定量分析仍舊保留這一特色。如果把新蒸汽流量固定不變，則熱力系統中出現的任何影響經濟性的變化，只是改變了汽輪機的功率和該變工況以后的供熱抽汽份額，各級抽汽流量不致全部變動。然而供熱機組的變工況則是指，主汽量不變，而熱負荷變化，供熱抽汽參數也隨之發生變化，從而影響汽輪機的做功。因此，就可以把等效焓降法應用在熱電聯產機組變工況功率計算程序中[5-7]。

1 等效焓降法在變工況計算中的應用原理

先利用熱平衡和質量守恒原理計算出各段回熱抽汽的流量，得到各段回熱抽汽系數，再確定各段抽汽等效焓降、抽汽效率和新蒸汽毛等效焓降，去除各種焓降損失之后得到機組的凈等效焓降，進而計算機組的功率和熱耗率等指標。在變工況計算過程中，跟據各級抽汽效率不變原則，只需要計算額定供熱抽汽工況下的各級抽汽效率，使計算大大簡化。

通過等效焓降計算機組熱經濟性從凝汽器開始較易確定，靠近凝汽器的低壓加熱器記為一號加熱器，沿給水流動方向依次標記。具體計算公式如表1所示。

式中 hh、hw，h、hw5、hsg、hl分別為供熱抽汽焓、抽汽回水焓、除氧器出口焓、軸封漏汽焓和有軸封漏汽匯入的抽汽焓；τj、γj為j級加熱器給水焓升和疏水放熱量；qrh為再熱吸熱量；αh、αsg、αrh分別為供熱抽汽份額、軸封漏汽份額和新蒸汽再熱份額。Ar取γr或τr視加熱器而定，如果j為匯集式加熱器，則取τr；如果j為疏水放流式加熱器，則從j以下直到（包括）匯集式加熱器取γr，而在匯集式加熱器以下，無論是匯集式還是疏水放流式加熱器，一律取τr[8]。

2 實例計算

本文計算對象為某亞臨界供熱300MW汽輪發電機組，該機組為一次中間再熱、8級回熱抽汽。其中主蒸汽流量為1025t/h，主蒸汽壓力為16.7 MPa，供熱抽汽壓力為0.45MPa，供熱抽汽量為500t/h。對外抽汽段用汽選為第4段，供熱抽汽回水進入除氧器。以制造廠商提供的額定抽汽工況為基準，在保證主蒸汽流量、主蒸汽參數、再熱參數不變的情況下，分析供熱抽汽參數對機組熱經濟性的影響。

表1 等效焓降具體計算公式

表2 熱電聯產機組各段回熱抽汽相關指標計算結果

表3 熱電聯產機組各項指標計算結果

2.1 基準工況下各抽汽效率計算結果

根據熱各段回熱抽汽的壓力和焓值，利用熱平衡和質量守恒原理計算出各段回熱抽汽的流量。再根據等效焓降法對各段回熱抽汽進行計算，得到各段抽汽等效焓降和抽汽效率。通過計算得出新蒸汽毛等效焓降，減去各漏汽做功損失和供熱抽汽做功損失，再加上軸封冷卻器焓升增益和給水泵焓升增益，即得到新蒸汽凈等效焓降，進而轉化為機組電功率、汽耗率和熱耗率等參數。在額定抽汽工況下，由于抽汽量較大，為了保證低壓缸的安全運行，一級抽汽處于關閉狀態。具體計算結果見表2和表3。

2.2 不同供熱工況熱經濟指標計算結果

為了研究不同抽汽參數對機組熱經濟性的影響，在額定抽汽參數的基礎上，分別改變抽汽量和抽汽壓力，分析抽汽量和抽汽壓力對熱經濟性的影響。所選工況分別為：工況一(基準工況)，500t/h，0.45MPa;工況二，500t/h，0.43MPa;工況三，560t/h，0.45MPa;工況四，560t/h，0.43 MPa，計算結果如表4所示。

從計算結果表明，相同抽汽量下，抽汽壓力降低，機組的功率增大，煤耗降低，因為品質高的蒸汽做功能力好于品質低的蒸汽，高品質蒸汽做功增加，使機組功率增大，同時更合理的利用冷源損失，更符合能量的梯級利用原理，提高了熱經濟性；同時，相同抽汽壓力下，抽汽量增加，蒸汽有效做功減少，功率降低，在相同主蒸汽流量下，汽耗率增大，但供熱方面的煤耗分配增大，發電方面的煤耗分配減小，熱化發電比增大，對外供熱帶來的好處增加，煤耗下降。

表4 不同工況熱經濟指標計算結果

3 結論

以上對供熱機組熱經濟性的計算分析表明：

（1）根據各級抽汽效率不變原則，只需對額定抽汽工況下的抽汽效率進行計算，等效焓降法對供熱機組變工況熱經濟性計算具有簡潔方便的特點。

（2）相同抽汽量下，抽汽壓力降低，發電煤耗降低，機組熱經濟性好；相同抽汽壓力下，抽汽量增大，發電煤耗降低，機組熱經濟性提高。

（3）在保證供熱負荷的情況下，選擇合適的機組運行工況，對機組的熱經濟性至關重要，才能更好地發揮熱電聯產的優越性。

［1］周云，徐彤，王新雷.300MW熱電聯產機組熱經濟性研究[J].能源技術經濟，2012,24(4）：57-61.

［2］鐘史明,陳效儒,劉龍海.熱電聯產的節能分析[J].熱機技術，2004(4)：43-49.

［3］于天良.熱電聯產提高熱經濟性的分析與研究[J].內蒙古科技與經濟，2010(14)：12-15.

［4］廖原，洪利紅，趙建峰，徐旭，等.效焓降法在熱電聯產經濟性分析中的應用[J].能源與節能，2013(11)：5-7.

［5］劉志真.熱電聯產[M].北京：中國電力出版社，2006.

［6］戈志華，賀茂石.基于等效焓降法熱電聯產機組變工況計算[J].節能技術，2012,30(1)：62-65.

［7］孫奉仲，楊祥亮，高明.熱電聯產技術與管理[M].北京：中國電力出版社，2007.

［8］李勤道，劉志真.熱力發電廠熱經濟性計算分析[M].中國電力出版社，2008.