李永寶

(蘭州西固熱電有限責任公司，蘭州 730060)

0 引言

熱電廠設(shè)計熱負荷根據(jù)工業(yè)用熱負荷、居民生活熱負荷及發(fā)展增加熱負荷確定，但實際運行后，由于工業(yè)用熱負荷需求的波動和居民生活熱負荷階段性需求，使熱電廠實際熱負荷常偏離設(shè)計熱負荷，影響熱電聯(lián)產(chǎn)整體經(jīng)濟性。本文以某熱電廠供熱機組為例，優(yōu)化較小熱負荷時機組運行方式，提高熱電廠經(jīng)濟性。

1 機組概況

某大型熱電廠有4臺熱電聯(lián)產(chǎn)機組，2臺為俄羅斯產(chǎn)142 MW超高壓、雙抽、凝汽式供熱機組(型號為ПТ-140/165-130/15-2，編為#9，#10)，2臺為國產(chǎn)330 MW亞臨界、中間再熱、雙缸雙排汽、抽汽凝汽式汽輪機組(型號為CC330/208-16.7-1.5/0.4/537/537，編為#1，#2)。#9，#10機組典型運行工況見表1，#1，#2機組典型運行工況見表2。

2 主要熱負荷

該廠熱用戶主要是石化企業(yè)、毛紡織廠等大中型企業(yè)的工業(yè)用汽及蘭州市區(qū)960萬m2居民采暖用熱。按照熱用戶不同蒸汽壓力品質(zhì)需求，工業(yè)熱負荷分為5.0,2.5和1.2 MPa 3個等級。該公司供熱量受季節(jié)影響較大，采暖期除居民采暖熱負荷外，工業(yè)熱負荷最高可達850 t/h左右，非采暖期熱負荷只有460 t/h左右。

3 機組在熱負荷變化較大時優(yōu)化方案調(diào)整研究

3.1 問題的提出

該廠地處西北，屬城市供熱電廠，采暖期不但熱負荷較大，且冬季枯水期制約了水電機組出力，使火電機組電負荷也較大。因此，采暖期供熱機組負荷率高、熱電聯(lián)產(chǎn)優(yōu)勢突出，而非采暖期熱負荷大幅下降，造成抽汽供熱量偏小，致使機組經(jīng)濟性下降，故運行方式的優(yōu)化研究以非采暖期為主。

3.2 優(yōu)化方案研究

3.2.1 并列運行機組電熱負荷分配原則

由于1.2 MPa壓力等級抽汽熱負荷占全廠工業(yè)抽汽熱負荷的50%左右，所以以此壓力下抽汽運行工況為例，進行電、熱負荷優(yōu)化分配分析。

3.2.1.1 并列運行機組電負荷分配原則

根據(jù)機組微增熱耗率的大小，按照從小到大的順序依次接帶電負荷。在1.2 MPa壓力等級下，#9，#10機組和#1，#2機組幾種運行工況下的數(shù)據(jù)見表3和表4。

由表3、表4數(shù)據(jù)可知，當熱、電負荷變化時，#1，#2機組的熱耗及發(fā)電煤耗變化率相對#9，#10機組要小。因此，電負荷的優(yōu)先接帶順序是#1，#2機組，其次是#9，#10機組。

3.2.1.2 運行機組間熱負荷分配原則

根據(jù)供熱汽輪機供熱抽汽熱值系數(shù)的大小，依從小到大的順序分配接帶熱負荷。通過計算，該公司汽輪機供熱抽汽熱值系數(shù)依從小到大的順序是#9，#10機組，其次為#1，#2機組。因此，熱負荷的接帶順序是#9，#10機組，其次是#1，#2機組。

3.2.2 部分供熱機組切換為凝汽方式運行

同參數(shù)供熱機組與凝汽式機組相比，只有當熱化發(fā)電比大于13%時，供熱機組才比凝汽式機組經(jīng)濟。因此，熱負荷較小時，可將運行中微增熱耗率較小的供熱機組切換為凝汽式機組。

不同機組特性，使#9，#10機組只有供出一定量的抽汽熱負荷時，機組電負荷才能加大至額定發(fā)電負荷，機組熱電聯(lián)產(chǎn)的經(jīng)濟性才會顯現(xiàn)出來。#1，#2機組不帶熱負荷時發(fā)電負荷可以達到最大，熱負荷增大時發(fā)電負荷逐漸減小。因此，熱負荷較小時可將#1(#2)機組切換為凝汽方式運行，以提高全廠機組負荷率，從而提高全廠機組運行的經(jīng)濟性。

表1 #9， #10機組典型運行工況

表2 #1， #2機組典型運行工況

表3 #9， #10機組不同熱負荷下運行工況數(shù)據(jù)

表4 #1， #2供熱機組不同熱負荷下運行工況數(shù)據(jù)

3.2.3 小機組并列運行

(1)小機組簡況。以#9，#10雙抽凝汽式供熱機組為例，介紹在熱負荷較小時并列運行低溫、低壓N25-1.275型凝汽式小機組的情況。根據(jù)供熱機組可調(diào)整工業(yè)熱負荷抽汽參數(shù)及夏季該參數(shù)抽汽量富余情況，確定小機組的額定發(fā)電出力及進汽壓力和溫度。當熱負荷較小致使供熱機組運行工況偏離設(shè)計工況較遠時，啟動小機組“吃掉”部分多余抽汽量，運行的大機組因抽汽量增大提高了機組負荷率。低溫、低壓N25-1.275型凝汽式機組主要特性見表5。

(2)小機組運行帶來的好處。

1)提高了機組負荷率，降低了供電煤耗。小機組投運后，大機組的抽汽量在抽汽負荷較小的情況下增加了150 t/h，改善了大機組的運行條件，提高了大機組的負荷率。小機組投運前、后運行數(shù)據(jù)見表6。由此可見，小機組運行提高了大機組的負荷率，使機組整體供電煤耗降低了6 g/(kW·h)。

2)優(yōu)化了機組運行方式。#9，#10機組配置的N25-1.275凝汽式機組投運后，除冬季熱負荷較大期間停運外，其余時間均在運行，小機組的運行提高了運行機組期間調(diào)整的靈活性，優(yōu)化了機組運行方式，在夏季機組出力受到限制時，為提高機組負荷率創(chuàng)造了條件。

表5 N25-1.275型凝汽式機組主要特性

表6 小機組投運前、后運行工況數(shù)據(jù)

4 結(jié)束語

對于熱電聯(lián)產(chǎn)機組，特別是雙抽供熱機組，非采暖期由于機組負荷率受到限制，致使機組經(jīng)濟性有所降低。本文根據(jù)該公司具體情況，在非采暖期通過優(yōu)化機組運行方式，使全廠熱經(jīng)濟性相對穩(wěn)定。

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