摘 要：熱電聯(lián)產(chǎn)（CHP）技術(shù)可以最大效率地提取煤炭和其他燃料中的能量。熱電聯(lián)產(chǎn)不是一個(gè)新鮮事物，國(guó)際上一些早期的發(fā)電廠(chǎng)已經(jīng)采用熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，目前仍在全球范圍內(nèi)繼續(xù)推廣。文章根據(jù)熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)面臨現(xiàn)狀以及存在的問(wèn)題，從技術(shù)和管理角度，提出解決目前熱電企業(yè)存在問(wèn)題的對(duì)策。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)狀；問(wèn)題；技術(shù)和管理；對(duì)策

引言

鴻山熱電公司較早采用超臨界機(jī)組對(duì)外供熱，且單機(jī)設(shè)計(jì)額定低壓供熱量為600t/h，中壓供熱量為100t/h。鴻山熱電廠(chǎng)為國(guó)內(nèi)單機(jī)容量最大最先進(jìn)的超臨界抽凝供熱發(fā)電機(jī)組，目前年供熱量380萬(wàn)噸/年，化學(xué)日制水量2.1萬(wàn)噸，供熱地埋管直徑900mm。其在熱電聯(lián)產(chǎn)的規(guī)模效應(yīng)上取得較大的成績(jī)，也帶來(lái)了噴水減溫效果不良、供熱連通管振動(dòng)等問(wèn)題，隨著供熱運(yùn)營(yíng)時(shí)間的不斷增長(zhǎng)，發(fā)現(xiàn)了供熱給除鹽水系統(tǒng)以及電網(wǎng)調(diào)頻帶來(lái)的壓力，文章針對(duì)這些問(wèn)題，從技術(shù)和管理角度，提出解決目前存在問(wèn)題的對(duì)策。

1 鴻山熱電公司供熱系統(tǒng)介紹

鴻山熱電公司2*600MW超臨界供熱機(jī)組分別于2011年1月10日、31日投入商業(yè)運(yùn)行。機(jī)組采用東方汽輪機(jī)廠(chǎng)制造的三缸四排汽汽輪機(jī)組，機(jī)組設(shè)計(jì)時(shí)即按照抽凝供熱機(jī)組進(jìn)行設(shè)計(jì)。公司低壓供熱管網(wǎng)與機(jī)組同步建設(shè)，并分別于2011年3月投運(yùn)北線(xiàn)（伍堡工業(yè)區(qū)）低壓供熱管網(wǎng)、2011年10月投運(yùn)南線(xiàn)（錦尚工業(yè)區(qū)）低壓供熱管網(wǎng)，2014年6月成功實(shí)現(xiàn)首家中溫中壓熱用戶(hù)的供汽。

公司低壓抽汽從汽輪機(jī)中壓缸排汽抽出，額定總抽汽量2×600=1200t/h，汽輪機(jī)抽汽經(jīng)減溫裝置減溫后，蒸汽參數(shù)為P=1.0MPa。T=250℃，單臺(tái)機(jī)組減溫水量約50t/h。由此，鴻山熱電廠(chǎng)額定低壓對(duì)外供汽能力為1300t/h，最大低壓對(duì)外供汽能力達(dá)到1900t/h。

公司中壓抽汽從鍋爐再熱熱段打孔非調(diào)整抽汽約200t/h，從凝結(jié)水#5低加出口加升壓泵引出減溫水約30t/h，滿(mǎn)足最大供熱流量230t/h的供熱要求，減溫后的蒸汽參數(shù)為P=2.8MPa，T=285℃。由此，鴻山熱電廠(chǎng)設(shè)計(jì)最大中壓對(duì)外供汽能力為460t/h。鑒于目前公司汽輪機(jī)僅進(jìn)行高壓末級(jí)導(dǎo)葉的更換，故單臺(tái)機(jī)組再熱熱段抽汽僅能達(dá)到100t/h。

公司集中供熱的區(qū)域主要包括鴻山鎮(zhèn)的伍堡工業(yè)區(qū)和錦尚鎮(zhèn)的錦尚工業(yè)區(qū)的工業(yè)熱負(fù)荷，公司的低壓供熱管網(wǎng)布置：低壓北線(xiàn)供熱管網(wǎng)在廠(chǎng)區(qū)內(nèi)為一條主管（管徑1020mm），出廠(chǎng)界后，分為兩根母管，其中一條供給伍堡工業(yè)區(qū)，另一條直供給石獅熱電公司，兩條母管間設(shè)置有聯(lián)絡(luò)閥，通過(guò)切換運(yùn)行方式，可滿(mǎn)足不同工況下的運(yùn)行需要；南線(xiàn)供熱管網(wǎng)為單條DN900mm主管，直接供往錦尚工業(yè)區(qū)。依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工條件，南、北線(xiàn)低壓供熱管網(wǎng)的安裝采用地埋與架空相結(jié)合的方式，其中北線(xiàn)地埋管約為300m，南線(xiàn)地埋管約為2.5km。公司中壓供熱管網(wǎng)布置與低壓蒸汽管網(wǎng)基本相同，在此不再贅述。

2 鴻山熱電公司供熱系統(tǒng)中存在的問(wèn)題及解決對(duì)策

2.1 供熱系統(tǒng)減溫減壓器噴水減溫改進(jìn)過(guò)程

鴻山熱電低壓供熱減溫器的減溫水取至機(jī)組凝泵出口母管，凝泵采用一拖二的變頻運(yùn)行方式。

至2011年3月25日低壓供熱系統(tǒng)投運(yùn)，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)：（1）供熱抽汽減溫器后溫度測(cè)點(diǎn)不能正確反映噴水減溫后蒸汽溫度以及供熱抽汽母管溫度測(cè)點(diǎn)安裝位置不能滿(mǎn)足各種供熱方式下溫度監(jiān)視：a.#1、2機(jī)供熱抽汽減溫器后溫度測(cè)點(diǎn)安裝位置不符合安裝距離要求，供熱抽汽減溫水投入時(shí)，減溫水未充分混合的情況下，供熱抽汽減溫器后溫度測(cè)點(diǎn)不能正確反映實(shí)際噴水后的蒸汽溫度。b.增加的供熱母管處三個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)安裝在#1、2機(jī)供熱母管之間，當(dāng)#2機(jī)向北線(xiàn)供汽以及#1機(jī)向南線(xiàn)供汽時(shí)，供熱母管溫度可作為供熱減溫水溫度調(diào)節(jié)參考；當(dāng)#2機(jī)向南線(xiàn)供汽以及#1機(jī)向北線(xiàn)供汽時(shí)，此三個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)為流動(dòng)死區(qū)，溫度測(cè)點(diǎn)不能正確反映供熱母管實(shí)際溫度，因此減溫水調(diào)節(jié)閥無(wú)法投自動(dòng)控制。（2）投運(yùn)后隨著對(duì)外供熱量越來(lái)越大，發(fā)現(xiàn)在單機(jī)運(yùn)行供熱量在300t/h，供熱快關(guān)調(diào)節(jié)閥后壓力在0.82MPA，凝泵變頻運(yùn)行（凝泵變頻反饋46Hz），凝泵出口母管壓力維持在3MPA，這時(shí)凝結(jié)水所提供的供熱減溫水量無(wú)法滿(mǎn)足保證供熱母管溫度250℃以及供熱用戶(hù)最佳溫度230℃。（3）供熱管網(wǎng)在五一、十一、春節(jié)期間，供熱流量會(huì)降至較低水平，當(dāng)供熱流量下降至40%額定流量，且單機(jī)供熱下，會(huì)出現(xiàn)南北管線(xiàn)溫度無(wú)法協(xié)同的現(xiàn)象，如圖3。

目前由于減溫水噴口到供熱母管距離非常短（已沒(méi)有進(jìn)一步增大距離的空間），造成減溫水噴口后的溫度測(cè)點(diǎn)測(cè)量值無(wú)法反映真實(shí)情況，且供熱母管上的三個(gè)溫度測(cè)點(diǎn)不能滿(mǎn)足所有運(yùn)行方式下的準(zhǔn)確測(cè)量。故采用下述措施：（1）將減溫器被控目標(biāo)改為供熱支線(xiàn)上的溫度測(cè)點(diǎn)（南線(xiàn)、北線(xiàn)支線(xiàn)），且溫度測(cè)點(diǎn)在供熱管單一截面上呈120°分布。（2）在減溫水系統(tǒng)中，增加了減溫水調(diào)節(jié)門(mén)旁路手動(dòng)門(mén)，當(dāng)出現(xiàn)較大供熱量，及時(shí)減溫水調(diào)節(jié)門(mén)旁路門(mén)，確保了凝結(jié)水泵變頻節(jié)能的效果。（3）對(duì)供熱減溫器的減溫水噴嘴改造，解決了供熱減溫器噴嘴霧化不好的現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)上述措施，達(dá)到了供熱用戶(hù)蒸汽溫度的需求。為了在特殊工況下熱用戶(hù)的需求，我廠(chǎng)已考慮進(jìn)行多級(jí)減溫減壓器的設(shè)置，以滿(mǎn)足在供熱管網(wǎng)的長(zhǎng)度、管網(wǎng)保溫效果不同、蒸汽流量使用情況不同下的蒸汽溫度恒定。

2.2 中低壓供熱連通管振動(dòng)問(wèn)題

#1、2機(jī)組供熱工況尤其是供熱流量較大時(shí)，中低壓連通管振動(dòng)大，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全可靠運(yùn)行。

2014年初，利用機(jī)組檢修，將中低壓連通管膨脹節(jié)由Ω型改為了U型，厚度由1.5mm升級(jí)為2mm，由單層改為了雙層，改造后膨脹節(jié)剛性增加，抗振能力增強(qiáng)。

2014年7月，東汽提供了連通管增加整流孔板的方案說(shuō)明，表示對(duì)連通管增加阻尼、更換蝶閥布置位置、更換供熱蝶閥的結(jié)構(gòu)等方案均不宜實(shí)施，經(jīng)東汽多方調(diào)研和論證，提出了在供熱蝶閥后增加多空整流孔板來(lái)緩解振動(dòng)問(wèn)題的方案，東汽對(duì)此作了特定的氣動(dòng)分析，增加整流孔板后對(duì)氣流起到了一定的整流作用，較為明顯的破壞了蝶閥后的氣流擾動(dòng)，減弱了漩渦的強(qiáng)度，對(duì)振動(dòng)會(huì)有較大的改善。2015年2C修期間，根據(jù)東汽連通管振動(dòng)解決方案，#2汽輪機(jī)在供熱蝶閥后增加了整流孔板。改造后，噪音明顯增大，立即對(duì)連通管振動(dòng)測(cè)量，連通管水平方向和垂直方向振動(dòng)未改善。

2015年04月，在#2機(jī)組調(diào)停的檢修過(guò)程中，拆除連通管增加的整流孔板，并更換了新的中低壓連通管膨脹節(jié)。

經(jīng)與東方汽輪機(jī)有限公司溝通，下一步的主要方向是研制新型閥門(mén)，采用小開(kāi)度多級(jí)減壓，打開(kāi)度單級(jí)減壓的配置，替換現(xiàn)有的LCV閥（單一蝶閥）。目前盡量采用雙機(jī)同時(shí)供汽，避免單機(jī)對(duì)外供熱，造成LCV開(kāi)度過(guò)小的工況出現(xiàn)；以及增大鍋爐出力，保持機(jī)組較高負(fù)荷下運(yùn)行，在上述兩個(gè)措施的實(shí)施下，確保了3連通管振動(dòng)在有效控制中。

2.3 供熱流量大帶來(lái)的汽水品質(zhì)問(wèn)題

鴻山熱電為2×600MW的超臨界供熱機(jī)組，鍋爐補(bǔ)給水處理方式目前采用城市自來(lái)水經(jīng)活性碳過(guò)濾器、陽(yáng)離子交換器、陰離子交換器、混合離子交換器，至機(jī)組補(bǔ)給水箱；在凝結(jié)水精處理系統(tǒng)方面，每臺(tái)機(jī)組凝結(jié)水設(shè)置2×50%凝結(jié)水流量的前置過(guò)濾器和3×50%凝結(jié)水流量的高速混床，凝結(jié)水進(jìn)行100%處理。

目前情況下機(jī)組的供熱量大約500～600t/h。隨著電廠(chǎng)對(duì)外供熱量的不斷增大，補(bǔ)水量不斷升高，使TOC含量增加，導(dǎo)致給水、主蒸汽、再熱蒸汽陽(yáng)電導(dǎo)率指標(biāo)超限，易導(dǎo)致熱力系統(tǒng)結(jié)垢和垢下腐蝕。供熱機(jī)組蒸汽的氫電導(dǎo)率經(jīng)常超過(guò) 0.15？滋S/cm的標(biāo)準(zhǔn)值，如供熱量450t/h時(shí)主蒸汽氫電導(dǎo)率值已達(dá)到0.307μS/cm。

原水中總有機(jī)物包括：懸浮態(tài)、膠態(tài)、溶解態(tài)有機(jī)物，不同的工藝流程對(duì)不同有機(jī)物有著不同的去除率。

目前運(yùn)行方面采取：（1）優(yōu)化調(diào)整活性炭過(guò)濾器的反洗運(yùn)行方式，提高對(duì)原水有機(jī)物的吸附效果；（2）盡量采取雙機(jī)供熱模式，防止單機(jī)供熱造成補(bǔ)水量過(guò)大，造成汽水指標(biāo)超限嚴(yán)重。

設(shè)備方面采用：（1）將活性炭過(guò)濾器反洗操作由目前的就地控制優(yōu)化為就地、遠(yuǎn)方均能控制，方便運(yùn)行人員操作。（2）更換陰、陽(yáng)床床體樹(shù)脂，提高樹(shù)脂對(duì)有機(jī)物的捕捉能力。（3）并進(jìn)行反滲透制水系統(tǒng)改造，反滲透制水系統(tǒng)改造作為2015～2016年技術(shù)改造項(xiàng)目，該項(xiàng)目按公司技術(shù)改造管理標(biāo)準(zhǔn)流程推進(jìn)技術(shù)改造，整個(gè)項(xiàng)目計(jì)劃2016年完成（含設(shè)計(jì)、設(shè)備材料采購(gòu)、安裝及調(diào)試）。

經(jīng)上述措施實(shí)施后，目前我廠(chǎng)的主蒸汽氫電導(dǎo)率值已達(dá)到GB/T12145規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值。

2.4 供熱機(jī)組的調(diào)頻、調(diào)峰能力

機(jī)組實(shí)施對(duì)外供熱后，對(duì)發(fā)電出力調(diào)節(jié)能力有較大影響。熱用戶(hù)對(duì)供熱蒸汽的溫度、壓力和流量有特定需要，這就要求機(jī)組必須運(yùn)行在特定出力區(qū)間，使得最高出力低于額定出力，最低出力高于原技術(shù)最低出力。我廠(chǎng)單機(jī)原出力可調(diào)范圍為21-60萬(wàn)千瓦，但是對(duì)外供熱后最低出力不能低于35萬(wàn)千瓦，在最高供熱負(fù)荷時(shí)發(fā)電出力只能達(dá)到46萬(wàn)千瓦。且機(jī)組供熱后要同時(shí)參與一次調(diào)頻和對(duì)外提供供熱蒸汽，一次調(diào)頻動(dòng)作時(shí)鍋爐蓄熱瞬間不會(huì)全部轉(zhuǎn)換為調(diào)頻負(fù)荷，導(dǎo)致供熱機(jī)組一次調(diào)頻動(dòng)作靈敏性變差。

針對(duì)機(jī)組發(fā)電出力，我廠(chǎng)邀請(qǐng)省經(jīng)貿(mào)委、省網(wǎng)調(diào)度來(lái)廠(chǎng)審定機(jī)組不同供熱水平下的機(jī)組運(yùn)行方式，明確機(jī)組發(fā)電出力區(qū)間。同時(shí)，建立統(tǒng)調(diào)機(jī)組供熱在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)行供熱直供信號(hào)技改工作，向省調(diào)實(shí)時(shí)傳輸供熱相關(guān)參數(shù)。省調(diào)依據(jù)供熱在線(xiàn)監(jiān)測(cè)信息，在保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行基礎(chǔ)上，安排機(jī)組在審定過(guò)的出力區(qū)間內(nèi)發(fā)電。

針對(duì)供熱機(jī)組熱網(wǎng)的擾動(dòng)補(bǔ)償以及一次調(diào)頻不足問(wèn)題，是控制中的主要問(wèn)題。問(wèn)題主要反映在熱網(wǎng)熱量的準(zhǔn)確及時(shí)測(cè)量上，這是及時(shí)準(zhǔn)確調(diào)整鍋爐輸入能量的基礎(chǔ)；當(dāng)熱網(wǎng)熱量擾動(dòng)量過(guò)快時(shí)，鍋爐響應(yīng)特性的時(shí)滯的問(wèn)題也需特別處理，比如可采用犧牲功率品質(zhì)來(lái)得到較為平穩(wěn)的主汽壓力等鍋爐參數(shù)穩(wěn)定性的方法。

2.4.1 鍋爐主控前饋

K1*ULD

K2*ULD的微分

K3*[f（總給水流量+全部過(guò)熱噴水流量-再循環(huán)流量）-ULD]

K4*汽機(jī)調(diào)節(jié)器入口功率偏差

ULD代表功率指令

其中第一項(xiàng)和第二項(xiàng)用來(lái)快速響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度，根據(jù)電網(wǎng)調(diào)度的要求直接改變鍋爐的燃燒率。

第三項(xiàng)用來(lái)響應(yīng)熱網(wǎng)要求，利用鍋爐給水量來(lái)、減溫水量和再循環(huán)流量來(lái)代表鍋爐蒸汽流量，也即代表汽機(jī)對(duì)鍋爐的能量要求，減去ULD后代表熱網(wǎng)對(duì)鍋爐的能量要求；所以，如果能準(zhǔn)確快速地測(cè)量熱網(wǎng)熱量的信號(hào)，第三項(xiàng)最好修改為熱量信號(hào)。

第四項(xiàng)的說(shuō)明，當(dāng)熱網(wǎng)用汽需求變化后，如果鍋爐不能很快的響應(yīng)，則功率偏差在一定程度上，可以表示熱網(wǎng)和鍋爐之間的不匹配，所以用來(lái)做前饋。當(dāng)然，第三和第四項(xiàng)之間可能有重疊之處，所以用兩個(gè)系數(shù)加權(quán)處理。

2.4.2 汽機(jī)功率調(diào)節(jié)器拉回回路

應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)，以在熱網(wǎng)快速變化后犧牲功率品質(zhì)來(lái)保證鍋爐參數(shù)的平穩(wěn)。若原設(shè)計(jì)0.8MPa動(dòng)作，現(xiàn)在應(yīng)縮小，對(duì)響應(yīng)負(fù)荷變動(dòng)起反作用。

或者，設(shè)計(jì)成當(dāng)熱網(wǎng)容量有變化后（該信號(hào)可產(chǎn)生的話(huà)）加強(qiáng)拉回回路。

由于可能熱網(wǎng)的擾動(dòng)特性快于鍋爐的負(fù)荷變化特性，在這種情況下，將鍋爐多余或不足的能量轉(zhuǎn)為功率，從而穩(wěn)定鍋爐主要參數(shù)穩(wěn)定性。

3 結(jié)束語(yǔ)

大型的供熱聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，使鴻山熱電單機(jī)發(fā)電煤耗達(dá)265g/kwh，但隨之面臨是多個(gè)全新問(wèn)題。文章通過(guò)對(duì)供熱機(jī)組存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析、探討，供熱企業(yè)可以借鑒，有利于機(jī)組供熱穩(wěn)定運(yùn)行。

（1）供熱蒸汽溫度調(diào)節(jié)問(wèn)題，在供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)上即進(jìn)行嚴(yán)格審查?？紤]到供熱管網(wǎng)不同的運(yùn)行方式、不同的供熱流量下，均能滿(mǎn)足供熱用戶(hù)的需求。把控減溫減壓器的噴嘴選型，減溫減壓器后的溫度測(cè)點(diǎn)布置的選擇是關(guān)鍵。

（2）中低壓缸供熱連通管振動(dòng)問(wèn)題，在連通管上選擇抗振能力強(qiáng)的U型膨脹節(jié)，并采用雙層波紋管結(jié)構(gòu)。雖未能解決連通管的振動(dòng)問(wèn)題，但有效地增加了中低壓缸連通管的更換周期。

（3）供熱機(jī)組汽水品質(zhì)問(wèn)題，應(yīng)著重原水處理，采用超濾+反滲透的工藝水處理方法，以進(jìn)行預(yù)脫鹽和去除有機(jī)物（TOC），使補(bǔ)充到鍋爐里的除鹽水水質(zhì)能滿(mǎn)足供熱機(jī)組在大量供熱時(shí)的水質(zhì)要求。

（4）供熱機(jī)組的調(diào)頻、調(diào)峰能力，應(yīng)進(jìn)行熱電聯(lián)產(chǎn)認(rèn)定，進(jìn)行供熱在線(xiàn)監(jiān)測(cè)信息直送技改后，組織審定發(fā)電機(jī)組的出力區(qū)間。在機(jī)組DCS邏輯上從“鍋爐主控前饋”以及“汽機(jī)功率調(diào)節(jié)器拉回回路”上進(jìn)行優(yōu)化，最大程度利用鍋爐及熱網(wǎng)的蓄熱。

作者簡(jiǎn)介：蔡海銀（1977-），男，工程師，福建省鴻山熱電有限責(zé)任公司發(fā)電部值長(zhǎng)。