某600MW超臨界供熱機(jī)組的熱負(fù)荷折算方法及經(jīng)濟(jì)性分析

譚從平

摘 ?要：文章以C600/476-24.2/1.0/566/566型汽輪機(jī)和HG-1962/25.4-YM3型鍋爐組成的超臨界熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組為對象，介紹了兩種供熱負(fù)荷折算成電負(fù)荷的方法，并分析了該類型機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性。

關(guān)鍵詞：熱電聯(lián)產(chǎn);負(fù)荷折算;經(jīng)濟(jì)性

中圖分類號：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）31-0110-02

Abstract： Taking the supercritical heat and power cogeneration unit composed of C600/476-24.2/1.0/566/566 steam turbine and HG-1962/25.4-YM3 boiler as the object， two methods of converting heating load into electric load are introduced， and the thermal economy of this type of unit is analyzed.

Keywords： cogeneration; load conversion; economy

引言

熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組就是對外既供電又供熱的機(jī)組。鴻山熱電兩臺600MW抽凝供熱機(jī)組，汽輪機(jī)型號：C600/476-24.2/1.0/566/566。鍋爐為超臨界參數(shù)變壓運行直流鍋爐，型號為：HG-1962/25.4-YM3。單臺機(jī)組額定低壓供熱參數(shù)：600t/h，1.0MPa（a），250℃;額定中壓供熱參數(shù)：127t/h，

2.8MPa（a），285℃。熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組輸出的能量包括蒸汽熱能和電能，這兩能的形式不同、特性也不同，需要將它們折算成同一種能量形式后才便于分析、計算、研究。

1 供熱機(jī)組的熱電負(fù)荷折算

1.1 理論依據(jù)

供熱比αr：供熱比表示對外供熱占總鍋爐產(chǎn)汽熱量百分比，公式為：

供熱量=不同供熱參數(shù)的供汽量（噸數(shù)）*相對應(yīng)溫度和壓力下的蒸汽焓值

熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組在不對外供熱的工況下即為純凝機(jī)組，鍋爐出口的蒸汽熱量全部用于發(fā)電，此時供熱比αr=0;當(dāng)機(jī)組既供熱又發(fā)電時，供熱比αr在0～1之間。供熱比的意義是熱電廠供熱量占全廠發(fā)電、供熱總耗熱量的份額，利用熱量法將耗煤量對熱、電進(jìn)行分?jǐn)偅员惴謩e計算出發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率和供熱標(biāo)準(zhǔn)煤耗率及其單位成本。

熱電聯(lián)產(chǎn)的機(jī)組總負(fù)荷=發(fā)電負(fù)荷+供熱負(fù)荷，電負(fù)荷即為發(fā)電機(jī)負(fù)荷（kW·h），熱負(fù)荷的直觀參數(shù)是供熱流量（t/h）、壓力（MPa）、溫度（℃）。一般我們在統(tǒng)計熱量時用“GJ”統(tǒng)計計算單位，1GJ=27.78kW·h。顯然，熱、電負(fù)荷單位不統(tǒng)一，在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時很不方便。

1.2 折算方法

目前來說，供熱量的負(fù)荷折算主要有兩種方法，一是熱量法，二是試驗測量曲線插值法。

1.2.1 熱量法

（1）通過供熱比αr分?jǐn)偣岷臒崃颗c發(fā)電耗熱量。

（2）電負(fù)荷與發(fā)電分?jǐn)偟暮臒崃克愠龉崆闆r下的發(fā)電熱耗率。

（3）通過供熱耗熱量與發(fā)電熱耗率將供熱折算成電負(fù)荷。

這種方法忽略了熱電負(fù)荷疊加后的實際損耗，計算出的結(jié)果可能比實際值較大。而且這種方法需要計算出供熱焓值、鍋爐總焓值，在日常工作中很不方便。所以這種方法多用于理論分析，實際生產(chǎn)中則很少采用。

1.2.2 試驗插值法

以汽輪機(jī)入口蒸汽流量參數(shù)宏觀折算發(fā)電負(fù)荷。比方說汽輪機(jī)入口蒸汽流量為1550t/h對應(yīng)的純凝工況下的發(fā)電負(fù)荷為550MW，那么在供熱工況下，我們也認(rèn)為此時的折算總負(fù)荷在550MW，如果發(fā)電負(fù)荷為450MW，那么中低壓供熱折算的負(fù)荷為100MW。在實際運行中，我們是通過試驗不同的負(fù)荷工況求得供熱蒸汽量與發(fā)電量的對應(yīng)曲線關(guān)系。機(jī)組協(xié)調(diào)控制邏輯則根據(jù)這個曲線關(guān)系擬定了一種折算方法。如圖1，其中，抽汽量為200t/h、300t/h、400t/h、500t/h的電負(fù)荷折算量是通過實際數(shù)據(jù)得到的，由于抽汽工況數(shù)據(jù)量較少，其余數(shù)據(jù)點為通過線性插值得到的折算關(guān)系。

圖1是由試驗參數(shù)模擬出來的折算曲線，顯然，當(dāng)抽汽參數(shù)發(fā)生了偏離時，比方說抽汽壓力提高或降低、抽汽溫度提高或降低，折算比率都會發(fā)生一定程度的變化。很多時候，在實際運行中的抽汽參數(shù)與試驗時的抽汽參數(shù)也是不相同的。

中壓供熱抽汽的折算與低壓供熱的相似，稍微不同的就是折算比率不一樣。如表1，根據(jù)不同的中低壓抽汽流量折算的電負(fù)荷及總負(fù)荷。

一般地，為了簡化統(tǒng)計和分析，我們將折算比折中取為某一固定值。所以，當(dāng)我們知道了中、低壓供熱抽汽流量，就可以根據(jù)折算比很快計算出其相應(yīng)的中、低壓折算負(fù)荷，這很方便。

2 供熱機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性分析

2.1 熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的熱效率高于同類型的純凝機(jī)組

火電機(jī)組的理論根據(jù)是朗肯循環(huán)模型，同樣遵卡諾循環(huán)理論，那么純凝機(jī)組的循環(huán)效率是：η純凝=1-T高/T低，式中的溫度均為平均溫度。

由于對外供出的熱蒸汽已經(jīng)在汽輪機(jī)高中壓缸做了功，既有效利用了蒸汽的高品質(zhì)能量，又將較低品質(zhì)的蒸汽或者熱能供給熱用戶，供熱部分的蒸汽熱能實現(xiàn)了零損失的價值利用，大大提高了機(jī)組的整個熱循環(huán)效率。根據(jù)卡諾循環(huán)的原理，相對于純凝機(jī)組，熱電機(jī)組減少了排入凝汽器的蒸汽量，從而減少了冷源損失，相當(dāng)于提高了平均初參數(shù)，從而提高了機(jī)組的循環(huán)效率。提高循環(huán)效率就相當(dāng)于提高了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，如煤耗指標(biāo)。供熱機(jī)組的熱循環(huán)效率則包括可以通過以下公式計算：η供熱=（1-T高/T低）*（1-αr）+1*αr，式中“1”表示供熱的效率，因為產(chǎn)出的熱全部被利用，效率可以看作式1。那么，η供熱-η純凝=（1-T高/T低）*（1-αr）+1*αr-（1-T高/T低）=T高/T低*αr>0。由此，我們從理論上論證了熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性是高于同類型的純凝機(jī)組的。而且顯然，供熱比αr越大，機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性越好。

2.2 不同供熱參數(shù)對熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)型有一定的影響

以鴻山熱電廠的抽汽供熱折算方法分析。額定供熱參數(shù)P=1.0MPa（a）、T=250℃，供熱比焓h=2943kJ/kg。這個設(shè)計參數(shù)在供熱品質(zhì)上是有一定的余量的，實際運行時要求供熱壓力0.85～0.95MPa（g），溫度230℃～250℃。若發(fā)電負(fù)荷為420MW，低壓供熱抽汽量為300t/h時，發(fā)電煤耗為280g/kW·h。

當(dāng)供熱參數(shù)為P=0.85MPa（g）、T=230℃時，即供熱比焓h=2900kJ/kg，煤耗減少了多少？

300t/h供熱蒸汽節(jié)省的總熱量折算成電負(fù)荷為：

Q=（2943-2900）*300*1000/3600=3583.33kW·h

那么減少的煤耗：

3583.33÷420000*280=2.39g/kW·h

折算成百分比：

2.39/280*100%=0.85%

可以看出，就是對于相同的供熱抽汽量，通過調(diào)整供熱參數(shù)也對機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性有很明顯的影響。

3 結(jié)論

為了解決熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組中在分析、計算、研究的便利性，本文介紹了兩種將供熱負(fù)荷折算成電負(fù)荷的方法，分別對應(yīng)熱電機(jī)組的理論研究和實踐生產(chǎn)運行。

本文還分析了熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性以及不同供熱抽汽參數(shù)對熱經(jīng)濟(jì)性的影響。隨著新能源的興起和大力發(fā)展，火力發(fā)電企業(yè)的生存環(huán)境受到了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，迫切需要增強其在行業(yè)內(nèi)的競爭力。熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性高于同類型的純凝機(jī)組，對于節(jié)能降耗和增強行業(yè)競爭力有著積極意義。不同參數(shù)的經(jīng)濟(jì)性分析對熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組如何提高機(jī)組循環(huán)熱效率提供了實踐指導(dǎo)思路。

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