300MW供熱機組熱網加熱器運行方式優化研究

付懷仁 李巖 楊文涵 史建軍 張敏 孫相偉

摘?要：本文對300MW供熱機組熱網加熱器運行方式進行優化研究，提出了調節熱網加熱器循環水流量的運行方式，并進行了新方式下的熱經濟性分析計算。結果表明，調節熱網加熱器循環水流量的運行方式比調節供汽壓力方式的熱經濟性有所提高。

關鍵詞：熱網加熱器;運行方式;優化;熱經濟性

Abstract：In this paper，the operation mode of heating network heater of 300MW heating unit is optimized.The operation mode of regulating the circulating water flow of heating network heater is proposed，and the thermal economy analysis and calculation under the new mode are carried out.The results show that the thermal economy of the operation mode of adjusting the circulating water flow of the heating network heater is better than that of adjusting the steam supply pressure.

Keywords：heating network heater;operation mode;optimization;thermal economy

1 緒論

近幾年，為增強我國電力系統靈活性，破解新能源消納難題，推進綠色發展，國家發展改革委等部門提出“實施火電靈活性提升工程”，優先提升30萬千瓦級煤電機組的深度調峰能力。為滿足要求，本文所研究的300MW供熱機組在2019年進行了低壓缸零出力改造，提高了機組深度調峰能力。

本機組熱網系統目前的運行方式為調節供汽壓力方式，即保持熱網加熱器循環水流量不變，通過改變供熱抽汽壓力和流量來保證熱網加熱器出口供熱水溫。本文提出了一種新的熱網加熱器運行方式，即調節熱網加熱器循環水流量方式。并對這種運行方式下的電廠熱經濟性進行計算分析，從而對比這兩種運行方式下電廠的熱經濟性高低，確定熱網加熱器最有利的運行方式。

2 機組及熱網系統現狀

本機組汽輪機是由哈爾濱汽輪機廠生產的亞臨界、一次中間再熱、單軸、兩缸兩排汽、雙抽、凝汽式汽輪機，型號為CC250/N300-16.67/537/537。該型機組設有八段回熱抽汽，依次供給三臺高壓加熱器、一臺除氧器、四臺低壓加熱器。

熱網系統是利用汽輪機的可調節抽汽（五段抽汽）作為熱網循環供熱系統的正常加熱汽源。熱網系統的主要設備包括熱網補水除氧器，熱網補水泵，熱網循環水泵，熱網加熱器，熱網疏水罐，熱網疏水泵等設備。

本機組熱網系統設3臺熱網循環水泵，根據熱網系統的熱用戶負荷調整運行泵的臺數。熱網循環水泵作用是將采暖供熱回水升壓后經過熱網加熱器升溫，而后進入采暖供熱系統（熱用戶）。熱網循環水流量平均9000t/h，供回水溫度最高96℃～56℃，供回水溫度平均86℃～46℃。

目前，本機組熱網系統的運行方式是調節供汽壓力方式，如圖1所示。即在運行時通過改變調節閥門的開度改變抽汽壓力和流量，來保證熱網加熱器出口供熱水溫。

3 調節熱網加熱器循環水流量的新運行方式

本文提出了一種新的熱網加熱器運行方式，即調節熱網加熱器循環水流量方式，如圖2所示。

新運行方式的特點：

（1）需要增加熱網加熱器旁路管道系統，通過旁路管道上的調節閥門來改變通過加熱器的循環水流量，剩余的水量經旁路管道流過。經過熱網加熱器的循環水吸熱升溫后再與旁路水混合，然后一起向熱用戶供熱;

（2）運行時供給熱用戶的總水流量不變，有利于保持二次熱網的水力特性穩定;

（3）改造工作量小，改造成本低，可行性強。

4 熱經濟性分析計算及結果分析

本文采用的基本熱經濟分析方法是傳統的常規計算方法，即熱量法，采用定流量計算方式，并對兩種運行方式進行了熱力系統變工況計算。

熱力系統變工況計算是在熱力系統結構進行了某種局部改動或系統運行條件發生了變化時進行的計算，用來確定汽輪機在新條件下各抽汽口和排汽端的蒸汽參數，以及回熱給水系統的各參數及流量，其實質是確定汽輪機的新的汽態膨脹過程線和系統參數。通過熱力系統變工況計算最終可以得到機組在新條件下的各項熱經濟性指標。

本次計算選擇了機組的三個典型工況，機組的初參數如表1所示。

本文針對機組三個典型工況進行熱力系統熱經濟性變工況計算后，得到了機組的電功率、發電熱耗率、發電熱效率以及熱網加熱器循環水流量等指標的變化情況，具體計算結果如后續圖表所示：

由上述表2、圖3和圖4電功率變化情況可以發現，在新的運行方式下，每一個工況的電功率值都有所增加，即在滿足同樣供熱需求的同時，機組可以發出更多的電能。并且在機組負荷越低時電功率增加量越多，這在機組深度調峰的背景下是非常有利的。

由上述表3、圖5和圖6發電熱耗率變化情況可以發現，在新的運行方式下，每一個工況的發電熱耗率值都有所降低，并且機組負荷越低時熱耗率降低越多。

由上述表4發電熱效率變化情況可以發現，新的運行方式下，在每種工況時發電熱效率都有所增加，不同工況時發電熱效率增加值基本相同。

由上述表5熱網加熱器進水流量變化可以發現，新的運行方式下，在每種工況時進熱網加熱器的循環水流量都有所降低，負荷越低時流量越少。

5 結論

熱經濟性分析計算結果表明，本文所提出的調節熱網加熱器循環水流量的新運行方式能夠使熱電廠熱經濟性有所提高。同時，新的運行方式能保證供給熱用戶的總水流量不變，有利于保持二次熱網的水力特性穩定，而且新的方式只需要很少改造工作量即可實現，改造成本低，可行性強。這在火電機組深度調峰背景下是非常有利的，可為電廠創造更多的經濟效益。在新的運行方式下：（1）進入熱網加熱器的循環水流量有所降低;（2）發電熱效率有所提高，不同工況時提高幅度基本相同;（3）電功率有所提高，在機組負荷越低時提高越多;（4）發電熱耗率降低，在機組負荷越低時降低越多。

參考文獻：

[1]姜鑫，潘宏剛.集中供熱運行調節方式研究綜述[J].沈陽工程學院學報（自然科學版），2021，02：24-29.

[2]陳海平.火電廠熱力系統節能理論發展綜述[J].節能，2011，07：33-36.

[3]張曉暉.火電廠熱力系統分析計算研究.[J].動力工程，2004，24：703-706.

[4]蔡金柱.320MW機組熱網改造節能分析[J].河南電力技術，2016，01：4-6.

[5]劉巖.石化熱電廠居民集中供熱熱網優化運行及節能技術研究[J].環保與節能，2019，40-41.

[6]王慶豐.供熱系統集中質量調節對系統影響分析[J].區域供熱，2016，05：5-9.

作者簡介：付懷仁（1976—?），男，漢族，遼寧葫蘆島人，本科，高級工程師，研究方向：火電廠集控運行。