燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機組供熱特性研究

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引言

現(xiàn)如今，燃氣、蒸汽相結(jié)合作為熱電聯(lián)產(chǎn)的一種優(yōu)質(zhì)選擇，在使用過程中不僅能夠完成節(jié)能減排，還能優(yōu)化現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu)，促進我國清潔能源的有效發(fā)展。因此，有必要對燃氣、蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機組供熱特性進行分析。

1 燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機組供熱特性綜述

我國聯(lián)合循環(huán)發(fā)電供熱市場非常廣闊，熱電聯(lián)供可以在發(fā)電期間為采暖、工業(yè)帶來足夠的蒸汽。在實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)的過程中，集中供熱是提高供熱效率的核心基礎(chǔ)，所以供熱特性的研究值得更多人的關(guān)注。在研究供熱特性時，國內(nèi)的主流研究方法為試驗法與模型法兩種，選用合適的方法對其供熱特性進行分析能夠為熱電聯(lián)產(chǎn)機組的優(yōu)化提供數(shù)據(jù)、理論上的支持。

2 聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機組模型

通過對某460MW燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機組進行熱力模型構(gòu)建，能夠令數(shù)最終得出的數(shù)據(jù)變得更加準(zhǔn)確。該機組配備了TCA/FGH系統(tǒng)，其中TCA冷卻水是通過高壓給水的方式提供，而中壓給水則會在經(jīng)由省煤器加熱完成后抽取部分開展燃料預(yù)熱。燃料低位熱值為47369kj/kg。除此之外，還需要在高壓缸出口抽取蒸汽供熱，并在中壓缸中間級抽出兩股蒸汽供熱。當(dāng)蒸汽經(jīng)過噴水減壓、降溫后，便能夠達到適合的參數(shù)。三股蒸汽參數(shù)為2MPa/330℃、1.3MPa/250℃、0.58MPa/165℃。

在利用Ebsilon軟件開展仿真計算時，可以根據(jù)壓力、流量以及焓值參數(shù)來完成計算，然后根據(jù)水蒸氣性質(zhì)與其他熱力學(xué)公式來完成對溫度、功率等熱力參數(shù)的計算。在設(shè)計工況以及變工況模式計算完成后，便可以利用控制器來完成對燃氣流量的控制，從而降低燃氣輪機負荷，軟件此時便能夠幾何流量變化等數(shù)據(jù)來判斷煙氣參數(shù)[1]。除此之外，可以通過調(diào)整抽汽流量的方式來實現(xiàn)對不同供熱特性的計算。

3 聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機組的供熱特性

在熱點聯(lián)產(chǎn)機組生產(chǎn)期間，同時具有電、熱兩種能量，供熱質(zhì)量不僅會給聯(lián)合循環(huán)效率、熱耗率等參數(shù)指標(biāo)帶來影響，還能夠影響到發(fā)電效率。通過對純凝工況、供熱工況以及處于不同環(huán)境參數(shù)下供熱工況開展熱點聯(lián)產(chǎn)機組熱力學(xué)特性分析，可以給產(chǎn)品后續(xù)定價以及產(chǎn)品優(yōu)化提供數(shù)據(jù)參數(shù)。

3.1 供熱抽汽特性

根據(jù)參數(shù)不同，供熱抽汽特性將會發(fā)生非常明顯的改變，不同質(zhì)量的抽汽做工效果各不相同，能夠給機組帶來非常大的影響。在對抽汽量與熱點聯(lián)產(chǎn)機組之間的關(guān)系進行研究時，應(yīng)該保證其中兩股供熱抽汽流量不發(fā)生改變。一股抽汽流量變化帶動熱點聯(lián)產(chǎn)機組供熱特性發(fā)生改變，這樣能夠保證計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。經(jīng)過計算后可以發(fā)現(xiàn)，在供熱抽汽時，余熱鍋爐效率與純凝工況效率近乎相同。然而在高壓抽汽流量經(jīng)過穩(wěn)定提升以后，汽輪機的出力將會降低，這時利用聯(lián)合循環(huán)將會令效率出現(xiàn)顯著上升。聯(lián)合循環(huán)在抽汽流量足夠時其效率可以達到70%以上，相較于純凝工況，聯(lián)合循環(huán)工作時其效率大約提高了14%。在運行期間，純凝工況機組熱耗率通常大于6100kj/（kW·h），然而在抽汽流量達到最大供熱抽汽量后，純凝工況的熱耗率便會降低至5500/（kW·h）以內(nèi)。而中、低壓抽汽流量發(fā)生改變時，聯(lián)合循環(huán)效率同樣會發(fā)生改變，但是因為蒸汽品質(zhì)與抽汽位置各不相同，所以在三種抽汽流量分別由0增長至60r/h時，其得到的數(shù)據(jù)各有不同，高、中、低壓聯(lián)合循環(huán)效率分別能夠提升4.24%、4.32%、4.05%，而熱耗率則會降低193.6、215.4/203.3kj/（kW·h）。

由于蒸汽參數(shù)不同會導(dǎo)致做功能力改變，所以供熱能力也會發(fā)生改變、在抽汽總量不變時能夠利用不同的抽汽分配方式，所以不同的抽汽組合可以選擇分配方式非常多。在不同抽汽組合的作用下，聯(lián)合循環(huán)效率相對比較穩(wěn)定，而熱耗率則會隨著工況的變化而發(fā)生改變。因為抽汽品質(zhì)有所不同，所以高壓供熱抽汽量達到最大時能夠獲得最高供熱量580GJ/h，而中、低壓抽汽流量取最大值時則會依次降低約10GJ/h。

3.2 環(huán)境溫度特性與變負荷熱電耦合特性

環(huán)境溫度對聯(lián)合循環(huán)的影響將體現(xiàn)在燃氣輪機中。若溫度較高，燃氣輪機出力將下降，而溫度偏低時，燃氣輪機出力則會隨之上升。通過對溫度特性開展仿真分析，可以了解到聯(lián)合循環(huán)機組不同溫度下的熱經(jīng)濟性。在純凝工況下，使用聯(lián)合循環(huán)時，其整體效率將會隨著溫度提升而出現(xiàn)下降趨勢，而在額定供熱工況中，溫度帶來的影響將會變得非常小。但是聯(lián)合循環(huán)的效率相較于純凝工況而言，將會提高約10%。

在聯(lián)合循環(huán)運行期間，需要結(jié)合需求令燃氣輪機以較低功率運行。變負荷運行將會使余熱鍋爐的輸入熱量發(fā)生改變，從而對各項參數(shù)帶來影響。燃氣輪機負荷降低后，會使汽輪機發(fā)電功率下滑，對機組調(diào)峰能力帶來影響。若負荷不變，則聯(lián)合循環(huán)便會隨著供熱量改變使效率呈現(xiàn)出線性增長的趨勢，若供熱量不足300GJ/h，燃氣輪機負荷率提高會帶動聯(lián)合循環(huán)效率提升。過供熱量大于300GJ/h，則在供熱量相同時，機組負荷率75%時其聯(lián)合循環(huán)效率將會高于100%[2]。

4 結(jié)束語

總而言之，燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機組在工作時，供熱特性非常重要，聯(lián)合循環(huán)機組在環(huán)境溫度改變、燃氣輪機負荷降低時能夠始終保證效率穩(wěn)定，因此值得推廣。相信隨著更多人了解到燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)機組的優(yōu)勢，其質(zhì)量、效果一定會變得更好。