300MW供熱機組熱力經濟性分析

安雪敏

摘 要：我國社會經濟的快速發展，帶動了各個行業的經濟發展，對電力的需求也越來越大。因此，汽輪機的系統、結構等不斷改善，逐漸向大容量發展。若機組設備在多種因素影響下出現故障，則會降低其預期功能，降低其經濟性，甚至對整個機組的安全運行帶來較大影響。所以，機組經濟性性和安全性具有密切關系，只有確保機組運行的穩定性，才能提高其經濟性。文章主要對300MW供熱機組熱力經濟性進行了分析。

關鍵詞：300MW供熱機組；熱力經濟性；分析

經濟全球化的不斷發展，促使我國經濟得到了快速發展，經濟發展對電力的需求逐漸增加，火力發電比例非常大。大部分火力發電機組投入生產后，不僅在很大程度上提高了機組運行效率，也節省了自然資源，改善了生態環境，也減少了勞動力，降低了投資成本。對于大型火力發電機組而言，在發展過程中必須著重考慮的是發電對不可再生資源、環境等帶來的影響。因此，為了實現可持續發展，就要采取措施提高發電技術。只有確保了機組運行的穩定性，才能提高其生產的經濟效益。由于機組熱力系統的安全性與經濟性彼此互相影響，對機組運行狀況進行實時監測，并分析其經濟性具有重要意義。

1 300MW供熱機組熱力系統熱經濟性分析方法簡介

對火力發電機組的運行性能、熱力系統性能等進行分析意義重大。通過分析，可以對機組循環中的各項熱力參數、流量平衡性等有充分的了解，利于機組各項熱經濟指標的計算。目前采用的熱力系統經濟計算方法比較多，比如常規熱平衡法、循環函數法、矩陣法以及等效熱降法等。

1.1 常規熱平衡法

此方法應用比較廣泛，是采用流量平衡與能量的方法。在計算過程中主要用兩種方法，即并聯、串聯。常規熱平衡發電原因是以物質平衡關系為基礎，通過對熱力系統的熱經濟性展開計算，可以計算出研究對象的N個熱量平衡式、流量方程式，從而獲得N+1個流量值，并根據得到的系統水、蒸汽的流量值、參數值，用吸熱方程進行計算，就能獲得系統熱經濟性指標。這種方法應用比較方便，但要根據系統變化不斷變化，適用性比較差。因此主要用來驗證其他方法的正確性，不適合直接對熱力系統性能進行計算。

1.2 循環函數法

作為新興的熱力系統計算方法，其原理是把熱力系統劃分為多個子系統，即主系統及其他輔助系統。主系統是沒有附加汽水的回熱系統，輔助系統是所有附加汽水。要計算熱力系統的經濟參數，就要結合多個子系統的參數用熱平衡法計算，從而分析系統變化造成的熱經濟性變化。此方法在局部定量分析或者比較復雜的熱力系統中均得到了十分廣泛的應用。由于計算方程比較復雜，因此在輔助系統計算中不方便，且計算結果存在較大誤差，適用性差。

1.3 矩陣法

這種方法主要是根據熱力系統的熱平衡原理，列出熱平衡方程，并對熱力系統的結構矩陣進行計算。此方法綜合考慮了熱力系統的主輔系統，且計算方便，方程中的各項參數都十分明確。對于不同的熱力系統而言，可以通過疊加變化后的矩陣，從而獲得想要的矩陣模型。除此之外，進行熱力計算時也需要采用水流量絕對值的計算方法計算出回熱抽氣量，并對汽輪機的功率進行校核，以便獲得電廠熱經濟指標。

1.4 等效熱降法

這種方法為熱工理論，經長期發展，已經成為了具有完整體系的理論體系。等效熱降法可以應用在熱力系統和熱力系統局部定量的計算方面。假設蒸汽流量為恒定值，熱力系統經濟性發生變化后，就會使汽輪機功率及部分抽汽流量發生相應的變化。如此一來，可以根據熱量局部變化計算熱力系統的經濟性變化，便于計算。

1.5 熵分析法

這種方法的原理是計算機組體系的熵平衡，求解熵產的分布，并對某些影響因素進行分析，從而得出熵產和不可逆損失之間的關系。此方法可以完善并改進評價過程，優勢是可以根據具體算例選擇相應的基準態度，缺點則是無法對能量系統的價值指標進行評價，對能源利用程度沒有統一標準。

2 300MW供熱機組熱力系統經濟性分析

2.1 分析蒸汽參數對機組熱經濟性的影響

在機組運行的過程中，主汽壓力、排汽壓力及主汽溫度等蒸汽熱力參數在變化過程中，不會對機組的穩定運行帶來較大影響，不過汽輪機功率出現的變化容易對機組經濟性帶來影響。根據汽輪機功率方程，背壓恒定的情況下，采用偏微分理論能夠進一步推導出主蒸汽參數的功率增量方程，而且推導出此方程的過程中也采用了汽輪機運行基本原理、參數變化關系等理論性基礎知識。在實際應用中，很多大功率機組在運行過程中選擇滑壓運行方式，其安全性比較高，且負荷變化十分靈活。當汽輪機滑壓運行時，可以根據其負荷情況相應的調節鍋爐給水量、燃料量等，從而確保鍋爐出口汽壓根據負荷變化而變化。如果出口氣溫為恒值，則汽輪機進汽溫度也為恒值，對于進汽壓力而言，也會根據負荷變化而發生相應變化。從機組缸體熱應力角度進行分析，滑壓工況時缸體內溫度場變化幅度比較小，降低了機組部件在運行中遭受的熱應力沖擊，避免設備進一步受到損害，因此也在一定程度上延長了設備的使用壽命，有效提高了機組運行的安全性。

2.2 分析回熱加熱器對機組經濟性的影響

汽輪機回熱系統包含比較多的熱力設備，比如加熱器、給水泵、連接管道以及除氧器等。其中高壓加熱器系統經常出現各種故障，應用率比較低。此外，若給水側出現短路故障，給水溫度和對應符合的給水溫度嚴重不符，則會降低機組的高效性能，導致機組無法投入在正常使用中，甚至影響機組的安全運行，引起設備損壞故障，帶來較大的經濟損失。加熱器端差的變化、散熱損失以及運行方式等，都在很大程度上對機組熱經濟性帶來影響，對這些因素進行定量分析，便于有針對性的進行節能改造、完善運行方式以及提高管理水平等，并有效提高機組的安全經濟性。加熱器端差使熱交換具有不可逆性，使汽輪機組的熱經濟性明顯降低。散熱損失即加熱器在運行過程中，對外造成的熱量散失，這種現象和加熱器溫度、保溫層質量及加熱器表面積等有密切關系。機組在停運時容易使汽輪組偏離既有的設計規劃，從而使其經濟性有所改變，對整個機組的運行安全帶來較大影響。

3 結束語

熱力系統作為火電廠不可缺少的系統，它的運行狀況和機組運行安全、電廠生產效益等有密切關系。如果熱力系統出現故障，便會對整個機組的正常運行造成影響，進而帶來經濟損失。由于組成熱力系統的多個部分是互相依存的，任何一個設備出現故障都對其他設備的運行帶來影響。因此，檢測機組的運行狀況，對其經濟性進行分析，能夠在很大程度上提高300MW供熱機組熱力的經濟性。

參考文獻

[1]楊雁，葉東平.200、300MW純凝機組改供熱機組的分析研究[C]//2009年度熱電聯產學術交流會，2009.

[2]初立森，李敏，李海峰.供熱機組的熱力與運行特性探討[J].吉林電力，2006（5）.

[3]張一星，張培基.中型抽汽供熱機組的特點和應用條件—探求熱電聯產項目經濟效益最大化[C]//中國電機工程學會熱電專業委員會2003年團體會員大會暨學術交流會，2012.

[4]王汝武.大型凝汽機組利用壓力匹配器改造成供熱機組的方法[C]//全國汽輪機組優化運行與節能改造暨汽機專業技術交流研討會，2013.

[5]張明琪.C15型抽凝式供熱機組節能技術改造[C]//全國電力行業CFB機組技術交流服務協作網第八屆年會，2009.