供熱機(jī)組的熱力與運行特性分析

孫軍旗

摘 要：近年來，政府出臺了許多有關(guān)開發(fā)和節(jié)約并重的能源政策，旨在把節(jié)能減排放在重要的戰(zhàn)略位置。眾所周知，我國能源日益匱乏。因此，發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)對節(jié)約一次性能源有著極其重要的作用，同時這也可以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展和社會的長足進(jìn)步。另外，當(dāng)今市場上電力需求日益加大，各競爭也異常激烈，對電廠來說這意味著更大的挑戰(zhàn)，原因在于電廠既要使機(jī)組穩(wěn)定地運行，還要使機(jī)組的運行狀態(tài)保持最經(jīng)濟(jì)和最穩(wěn)定。所以，就我國北方地區(qū)陸續(xù)投產(chǎn)的一批大容量供熱機(jī)組而言，文章將從以下三個方面進(jìn)行分析探討，一是供熱機(jī)組的類型；二是供熱機(jī)組的動力特性；三是供熱機(jī)組的經(jīng)濟(jì)分析。

關(guān)鍵詞：供熱機(jī)組；動力特性；經(jīng)濟(jì)分析

眾所周知，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展離不開能源，能源過度的使用也會對經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生極大的影響。十五大曾經(jīng)提出在下世紀(jì)中葉時我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平要和中等發(fā)達(dá)國家齊平，因此我們需要加快步伐研制出能促進(jìn)能源利用的方法。因此，發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)對節(jié)約一次性能源有著至關(guān)重要的作用，同時這也可以提高經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。雖然國家一直倡導(dǎo)要節(jié)能降耗，并且大力推廣采用熱電聯(lián)產(chǎn)供熱機(jī)組，但這也是有條件的。就目前而言，熱電聯(lián)產(chǎn)供熱機(jī)組只適用于一些地區(qū)。例如，在我國北方地區(qū)，市區(qū)大量供熱小鍋爐被熱電聯(lián)產(chǎn)的集中供熱代替，且這種方式將作為首選一直持續(xù)。熱電聯(lián)產(chǎn)之所以能夠被大家所接受，是因為熱電聯(lián)產(chǎn)可以極大地減少發(fā)電煤耗率，它也能在一定程度上提高燃料的合理利用率，就目前而言，這種運營方式在所有供熱方式中是比較經(jīng)濟(jì)實用的。同時，國家在近兩年里增加了對大型火電項目的投資，我國的北方地區(qū)也開始投產(chǎn)大量的大容量供熱機(jī)組。因而，供熱機(jī)組的選擇對電廠經(jīng)濟(jì)效益有著至關(guān)重要的作用。所以我們要詳細(xì)比較技術(shù)經(jīng)濟(jì)，合理地選擇供熱機(jī)組。

1 目前主要的供熱機(jī)組類型

1.1 背壓式供熱機(jī)組

目前使用的背壓式供熱機(jī)組的容量基本上都偏小，就像吉林省現(xiàn)在正在使用的就大多容量為3～50MW。這種容量的背壓式供熱機(jī)組供熱的原理主要是利用了經(jīng)汽輪機(jī)做功之后產(chǎn)生的排汽。這樣的方式不僅沒有造成冷源損失，而且最大程度地發(fā)揮了熱力循環(huán)經(jīng)濟(jì)性。

1.2 單、雙抽汽供熱機(jī)組

此類供熱機(jī)組的典型代表是俄羅斯機(jī)組，它的最小容量為12MW。在我國吉林省，單、雙抽汽供熱機(jī)組單機(jī)的容量多為125MW，甚至我國有的省份還高達(dá)200MW。因為每種機(jī)型的不同，也造成了一定程度上的差異。單、雙抽汽供熱機(jī)組有一個較為突出的特點，那就是大多機(jī)組發(fā)電功率和供熱抽汽量呈正比率關(guān)系。

1.3 凝汽式機(jī)組改造的供熱機(jī)組

現(xiàn)如今，從凝汽式機(jī)組改造的容量12～350MW的供熱機(jī)組有較多的應(yīng)用。此種機(jī)組的典型特征是供熱量和機(jī)組發(fā)電負(fù)荷呈反比率關(guān)系。因而它可以在凝汽發(fā)電工況下仍然維持高效率的運行狀態(tài)。比如，現(xiàn)在所運行的200MW或300MW的抽凝式供熱機(jī)組，絕大多數(shù)都是通過原凝汽式發(fā)電機(jī)組，而后進(jìn)行中壓缸通流部分的改造，繼而擴(kuò)大中壓缸末級的通流面積，最后適量地減短低壓缸末級葉片的長度。

2 供熱機(jī)組的動力特性

提及供熱機(jī)組的動力特性，一般采用文章所采用“循環(huán)函數(shù)法”。這種分析方法有以下幾種特點，其一就是它無中間再熱，十分便捷；其二就是它具有兩級可調(diào)整抽氣（即兀級生產(chǎn)抽汽和T級采暖抽汽）汽輪機(jī)組的熱力循環(huán)。如何計算熱力系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)？因而“循環(huán)函數(shù)法”提供了一種新的分析和計算方法以便于計算熱力系統(tǒng)的熱經(jīng)濟(jì)型指標(biāo)。除此以外，在“循環(huán)函數(shù)法”中，供熱機(jī)組的動力特性系數(shù)也可以表示工況特征的工況參數(shù)。因此在對熱力系統(tǒng)熱的經(jīng)濟(jì)性分析時，要首先計算熱力循環(huán)各項動力的特性系數(shù)。除了“循環(huán)函數(shù)法”以外，人們通常都會使用熱經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及其模型，因為它既體現(xiàn)了線性能檢測系統(tǒng)的核心內(nèi)容，同時也具備很強(qiáng)的實時性，精準(zhǔn)的準(zhǔn)確度。在使用這種模型的過程中，一定要注意設(shè)定條件——硬件平臺要一定，這樣就可以非常清晰明了地判斷系統(tǒng)的計算功能是否完整，計算結(jié)果是否準(zhǔn)確。

3 供熱機(jī)組的經(jīng)濟(jì)分析

眾所周知，供熱機(jī)組的選擇對電廠經(jīng)濟(jì)效益有著至關(guān)重要的作用。十五大的報告中也有提到相關(guān)的問題，因而我們必須研究制定出相應(yīng)的戰(zhàn)略方法來發(fā)展和促進(jìn)能源的利用。對此為了提高熱電廠的經(jīng)濟(jì)效益我們需要注意兩個問題：其一是提高一定的鍋爐效率能夠適當(dāng)產(chǎn)生節(jié)煤效益，從而可以相對集中地建設(shè)鍋爐房，通過鍋爐房進(jìn)行供熱，或者可以通過鍋爐房進(jìn)行減溫減壓供熱，這也在一定程度上決定了鍋爐設(shè)備效率的高低是否能夠進(jìn)行供熱；其二則是利用發(fā)電煤耗的極大下降產(chǎn)生節(jié)煤效益。所以它是衡量熱電聯(lián)產(chǎn)是否完善的一個重要指標(biāo)。除此之外，不難發(fā)現(xiàn)熱點聯(lián)產(chǎn)節(jié)煤效益才是決定是否裝設(shè)供熱機(jī)組的先決條件，而不是集中供熱節(jié)煤效益。隨著熱力系統(tǒng)性能在日常生活中以及線監(jiān)測系統(tǒng)中的開發(fā)和應(yīng)用，更多關(guān)于熟力系統(tǒng)熱力性能在線計算的數(shù)學(xué)模型也在實際生活中得以運用。同時，為計算基準(zhǔn)的偏差分析模型和在線能損分析系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與實現(xiàn)方案也將適用于供熱機(jī)組的實時工況。這些模型的運用都會對提高熱力系統(tǒng)運行的熱經(jīng)濟(jì)性有著重大意義。

4 結(jié)束語

綜上所述，基于循環(huán)函數(shù)法的新節(jié)煤指標(biāo)體系有著極其重要的意義，因為在進(jìn)行節(jié)能定量分析時，它的應(yīng)用不僅提高了能量供應(yīng)系統(tǒng)的整體消耗水平，而且在一定程度上促使了熱電廠的正常經(jīng)濟(jì)運行。同時，循環(huán)函數(shù)法可以快捷簡便地計算熱化發(fā)電率，這也有利于計算和分析傳統(tǒng)的節(jié)能指標(biāo)體系。因此不難發(fā)現(xiàn)循環(huán)函數(shù)法在供熱機(jī)組及熱電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能分析中有著難以取代的地位。正因為如此，熱力循環(huán)總熱效率的提高，無疑對供熱質(zhì)量及環(huán)境保護(hù)都產(chǎn)生了重大的影響。所以在一些有條件的區(qū)域，國家也應(yīng)該大力提倡并且鼓勵發(fā)展這種熱、電聯(lián)合生產(chǎn)方式，同時也不能忽略熱電比，總熱效率。為了更好地供熱，新建的供熱機(jī)組應(yīng)該盡可能配置背壓機(jī)以減少供熱附加所產(chǎn)生的發(fā)電容量，這樣有利于電網(wǎng)調(diào)峰的運行。

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