不同抽汽參數下的供熱機組節能分析

孫軼卿（中國能源建設集團廣東省電力設計研究院有限公司，廣東 廣州 510663）

不同抽汽參數下的供熱機組節能分析

孫軼卿
（中國能源建設集團廣東省電力設計研究院有限公司，廣東 廣州 510663）

摘 要：熱電聯產機組選址的不同會導致熱電廠抽汽端參數變化。本文通過計算兩種不同抽汽參數下某熱電廠的熱經濟性指標差異，比較了其對供熱機組熱經濟性的影響。

關鍵詞：熱電聯產；節能分析；工業供熱

熱電聯產相比較傳統的熱電分產，綜合效率可由50%提高到約80%，因此熱電聯產經濟性更好，更符合當前國家節能減排的方針政策。熱電聯產項目前期選址論證時，一般會有2～3個備選的擬建廠址方案。而熱電廠選址導致供熱距離發生變化，將引起熱電廠抽汽參數相應變化，因此需要在可行性研究階段就要考慮抽汽參數與機組的匹配情況，以使機組在投產運行后達到較佳的經濟運行工況。

1 項目介紹

根據《熱電聯產項目可行性研究技術規定》的要求，區域熱電廠的蒸汽管網的供熱半徑一般以≤3km～5km為宜。以廣東某熱電聯產項目為例，根據當地的集中供熱規劃，該項目將滿足當地熱負荷需求，擬承擔的熱負荷在考慮同時系數之后，熱電廠熱力站出口的蒸汽參數見表1。

工程擬建設2臺350MW超臨界燃煤供熱機組，主機選用國產設備。鍋爐型式為超臨界一次中間再熱直流煤粉爐。汽輪機型式為超臨界三缸兩排汽中間再熱抽凝式汽輪機，過熱蒸汽蒸發量1150t/h，過熱蒸汽壓力24.2MPa，過熱蒸汽溫度566℃，機組回熱系統采用八級非調整抽汽。工業供熱蒸汽由中壓缸某一級調整抽汽供應，因此單臺機組平均熱負荷為DS=270t/h。

2 系統分析

該項目在初可研報告中擬定了2個選址方案，距離熱負荷中心分別約8km和15km。如果按照常規的供熱管網設計，管道壓降約0.06MPa/km～0.1MPa/km，溫降約15℃/km～20℃/km，經濟性較差，因此推薦采用“長輸熱網專利技術”，可以將輸送蒸汽的散熱損失與壓力損失分別降低到5℃/km～7℃/km，0.02MPa/km～0.03MPa/km。本次計算取壓降0.025MPa/km，溫降6℃/km。供熱首站布置在汽機房內，根據其蒸汽參數1.35MPa，300℃，同時結合7km供熱管道的總壓降約0.175MPa、總溫降約42℃，因此8km供熱管網選址方案的供汽參數選擇為1.35MPa，300℃，抽汽壓力1.35MPa。而15km長供熱方案的管道壓降、溫降勢必更大，因此其供熱首站的蒸汽參數應在8km供熱管網方案的基礎上另外加上7km的壓降、溫降，其參數可選擇為1.6MPa，342℃。

根據汽輪機廠提供的機組熱平衡圖，抽汽壓力1.35MPa和1.6MPa對應的抽汽溫度分別為404.7℃、427℃，焓值分別為3268.8 kJ/kg、3313.4 kJ/kg，將不同供熱距離下供汽參數按焓值折減到抽汽參數后，相應得到不同供熱距離方案下的汽輪機供熱抽汽流量見表2。

表1 熱電廠熱力站出口的蒸汽參數

表2 兩種供熱距離對應的工業抽汽參數（單臺機組）

3 指標計算

由表2可以看出，8km和15km供熱管網方案下，汽輪機供熱抽汽量略有差別（約1.4%）。根據機組的熱平衡圖資料，機組在供熱距離方案1251.3t/h抽汽量時的熱耗、功率值分別為q1=6838.3kJ/kWh、N1=297253kW，按熱電聯產經濟指標計算得到機組的發電標準煤耗率：

可得到供熱距離方案1下的機組發電標準煤耗率bd1=252.4g/kWh。式（1）中：q1為汽輪發電機組的發電熱耗率（kJ/kWh），ηgI為鍋爐效率（本工程計算取鍋爐保證效率93.5%），ηgd為管道效率（一般取0.99），本計算中擬以額定工況發電標準煤耗率代替年均發電標準煤耗率。

根據機組在兩種不同供熱距離方案下的抽汽參數和抽汽量的不同，焓值差Vh=44.6kJ/kg，可以測算出兩種方案下的做功差為VN=Vh×Dc=3131kW。由于兩種供汽方案下的鍋爐吸熱量Q可認為沒有變化，因此根據毛熱耗率的簡潔計算公式q1×N1=q2×N2，得到

根據發電標準煤耗率公式（1）計算得到供熱距離方案2時的發電標準煤耗率bd2=255.1g/kWh。兩種不同供熱距離方案下發電標煤耗率差異Vbd=2.7g/kWh，發電標煤耗率變化百分比約1.06%，由此可以看出不同的供熱距離，對于供熱機組的熱經濟性影響還是比較大的。

根據年均供電標準煤耗率計算公式：

式（2）中ξd為發電廠用電率，本工程計算取為5%，可得供熱距離方案1、2下的機組年平均供電標準煤耗率分別為bgp1=265.7 g/kWh 、bgp2=268.5 g/kWh。

根據年標準煤耗量計算公式：

式（3）中Pa、ξr、Qa、brp分別為機組年發電量、供熱廠用電率、年供熱量和年均供熱標煤耗率，其數值都可以按照文獻[2]中相應的公式計算得到，本文計算暫定發電設備年利用小時數為5500h，年額定供熱小時數為7200h，發電廠用電率為5%。

將計算結果代入式（3），得到供熱距離方案1、2下機組的年標準煤耗量分別為70.4萬噸和71.5萬噸，按目前標煤單價800元/噸計算，一年的標煤耗量費用差價就達880萬元。

結語

熱電聯產項目選址是一項復雜的系統工程活動，本文即從不同供熱距離影響抽汽參數，進而對熱電聯產機組熱經濟性產生影響的角度，依據某一具體工程，進行的定性分析和量化計算，通過計算得到了兩種不同供熱距離方案下標準煤年耗量的差異，以此作為機組的年運行成本增加值，可供有關人員在熱電聯產項目初期選址時考慮，以便于做出更科學的決策。

參考文獻

[1]李鳳琳.熱電聯產正迎發展機遇期[N].中國能源報，2015-05-25.

[2]國家經貿委，國家發展計劃委，建設部.熱電聯產項目可行性研究技術規定[S].2001.

中圖分類號：TK269

文獻標識碼：A