閆順林 蔚群超 張澤淼 騰 龍

（華北電力大學(xué)能源動力與機械工程學(xué)院，河北 保定071003）

0 引言

熱電聯(lián)產(chǎn)是國內(nèi)外公認(rèn)的節(jié)能減排的重要手段，是城市化發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，也是我國政府大力倡導(dǎo)的十大重點節(jié)能工程之一。目前，北方采暖地區(qū)共有6MW以上熱電聯(lián)產(chǎn)機組近1.3億kW，其中200MW以上的熱電聯(lián)產(chǎn)機組容量超過8000萬kW，并且未來發(fā)展的重點是300MW級大型、高參數(shù)、高效率的熱電機組。

雖然近年來熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)展較快，但目前北方采暖地區(qū)集中供熱比例還較低，平均水平不足40%，大量采暖鍋爐正在分散運行，不僅熱效率低、能耗高、污染物排放多，而且供熱質(zhì)量還差，影響居民生活質(zhì)量，因此，做好采暖地區(qū)熱電聯(lián)產(chǎn)對節(jié)能減排的意義重大[1-4]。

對于熱電聯(lián)產(chǎn)機組來說，外界環(huán)境溫度對其運行情況具有很大的影響。不同的外界環(huán)境溫度對應(yīng)不同的供熱熱負(fù)荷，匹配不同的熱網(wǎng)參數(shù)，進而對應(yīng)不同的機組供熱抽汽參數(shù);根據(jù)不同的供熱抽汽參數(shù)，研究汽輪機的變化情況，確定其發(fā)電功率的變化，則需要進行供熱機組的變工況計算。

等效焓降在對熱力系統(tǒng)作局部定量分析時，具有簡潔、方便的特點，供熱機組熱力系統(tǒng)的局部定量分析仍舊保留這一特色。如果把新蒸汽流量固定不變，則熱力系統(tǒng)中出現(xiàn)的任何影響經(jīng)濟性的變化，只是改變了汽輪機的功率和該變工況以后的供熱抽汽份額，各級抽汽流量不致全部變動。然而供熱機組的變工況則是指，主汽量不變，而熱負(fù)荷變化，供熱抽汽參數(shù)也隨之發(fā)生變化，從而影響汽輪機的做功。因此，就可以把等效焓降法應(yīng)用在熱電聯(lián)產(chǎn)機組變工況功率計算程序中[5-7]。

1 等效焓降法在變工況計算中的應(yīng)用原理

先利用熱平衡和質(zhì)量守恒原理計算出各段回?zé)岢槠牧髁?，得到各段回?zé)岢槠禂?shù)，再確定各段抽汽等效焓降、抽汽效率和新蒸汽毛等效焓降，去除各種焓降損失之后得到機組的凈等效焓降，進而計算機組的功率和熱耗率等指標(biāo)。在變工況計算過程中，跟據(jù)各級抽汽效率不變原則，只需要計算額定供熱抽汽工況下的各級抽汽效率，使計算大大簡化。

通過等效焓降計算機組熱經(jīng)濟性從凝汽器開始較易確定，靠近凝汽器的低壓加熱器記為一號加熱器，沿給水流動方向依次標(biāo)記。具體計算公式如表1所示。

式中 hh、hw，h、hw5、hsg、hl分別為供熱抽汽焓、抽汽回水焓、除氧器出口焓、軸封漏汽焓和有軸封漏汽匯入的抽汽焓；τj、γj為j級加熱器給水焓升和疏水放熱量；qrh為再熱吸熱量；αh、αsg、αrh分別為供熱抽汽份額、軸封漏汽份額和新蒸汽再熱份額。Ar取γr或τr視加熱器而定，如果j為匯集式加熱器，則取τr；如果j為疏水放流式加熱器，則從j以下直到（包括）匯集式加熱器取γr，而在匯集式加熱器以下，無論是匯集式還是疏水放流式加熱器，一律取τr[8]。

2 實例計算

本文計算對象為某亞臨界供熱300MW汽輪發(fā)電機組，該機組為一次中間再熱、8級回?zé)岢槠?。其中主蒸汽流量?025t/h，主蒸汽壓力為16.7 MPa，供熱抽汽壓力為0.45MPa，供熱抽汽量為500t/h。對外抽汽段用汽選為第4段，供熱抽汽回水進入除氧器。以制造廠商提供的額定抽汽工況為基準(zhǔn)，在保證主蒸汽流量、主蒸汽參數(shù)、再熱參數(shù)不變的情況下，分析供熱抽汽參數(shù)對機組熱經(jīng)濟性的影響。

表1 等效焓降具體計算公式

表2 熱電聯(lián)產(chǎn)機組各段回?zé)岢槠嚓P(guān)指標(biāo)計算結(jié)果

表3 熱電聯(lián)產(chǎn)機組各項指標(biāo)計算結(jié)果

2.1 基準(zhǔn)工況下各抽汽效率計算結(jié)果

根據(jù)熱各段回?zé)岢槠膲毫挽手担脽崞胶夂唾|(zhì)量守恒原理計算出各段回?zé)岢槠牧髁?。再根?jù)等效焓降法對各段回?zé)岢槠M行計算，得到各段抽汽等效焓降和抽汽效率。通過計算得出新蒸汽毛等效焓降，減去各漏汽做功損失和供熱抽汽做功損失，再加上軸封冷卻器焓升增益和給水泵焓升增益，即得到新蒸汽凈等效焓降，進而轉(zhuǎn)化為機組電功率、汽耗率和熱耗率等參數(shù)。在額定抽汽工況下，由于抽汽量較大，為了保證低壓缸的安全運行，一級抽汽處于關(guān)閉狀態(tài)。具體計算結(jié)果見表2和表3。

2.2 不同供熱工況熱經(jīng)濟指標(biāo)計算結(jié)果

為了研究不同抽汽參數(shù)對機組熱經(jīng)濟性的影響，在額定抽汽參數(shù)的基礎(chǔ)上，分別改變抽汽量和抽汽壓力，分析抽汽量和抽汽壓力對熱經(jīng)濟性的影響。所選工況分別為：工況一(基準(zhǔn)工況)，500t/h，0.45MPa;工況二，500t/h，0.43MPa;工況三，560t/h，0.45MPa;工況四，560t/h，0.43 MPa，計算結(jié)果如表4所示。

從計算結(jié)果表明，相同抽汽量下，抽汽壓力降低，機組的功率增大，煤耗降低，因為品質(zhì)高的蒸汽做功能力好于品質(zhì)低的蒸汽，高品質(zhì)蒸汽做功增加，使機組功率增大，同時更合理的利用冷源損失，更符合能量的梯級利用原理，提高了熱經(jīng)濟性；同時，相同抽汽壓力下，抽汽量增加，蒸汽有效做功減少，功率降低，在相同主蒸汽流量下，汽耗率增大，但供熱方面的煤耗分配增大，發(fā)電方面的煤耗分配減小，熱化發(fā)電比增大，對外供熱帶來的好處增加，煤耗下降。

表4 不同工況熱經(jīng)濟指標(biāo)計算結(jié)果

3 結(jié)論

以上對供熱機組熱經(jīng)濟性的計算分析表明：

（1）根據(jù)各級抽汽效率不變原則，只需對額定抽汽工況下的抽汽效率進行計算，等效焓降法對供熱機組變工況熱經(jīng)濟性計算具有簡潔方便的特點。

（2）相同抽汽量下，抽汽壓力降低，發(fā)電煤耗降低，機組熱經(jīng)濟性好；相同抽汽壓力下，抽汽量增大，發(fā)電煤耗降低，機組熱經(jīng)濟性提高。

（3）在保證供熱負(fù)荷的情況下，選擇合適的機組運行工況，對機組的熱經(jīng)濟性至關(guān)重要，才能更好地發(fā)揮熱電聯(lián)產(chǎn)的優(yōu)越性。

［1］周云，徐彤，王新雷.300MW熱電聯(lián)產(chǎn)機組熱經(jīng)濟性研究[J].能源技術(shù)經(jīng)濟，2012,24(4）：57-61.

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［7］孫奉仲，楊祥亮，高明.熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)與管理[M].北京：中國電力出版社，2007.

［8］李勤道，劉志真.熱力發(fā)電廠熱經(jīng)濟性計算分析[M].中國電力出版社，2008.