李永寶

(蘭州西固熱電有限責(zé)任公司，蘭州 730060)

0 引言

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

1 機(jī)組概況

某大型熱電廠有4臺熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，2臺為俄羅斯產(chǎn)142 MW超高壓、雙抽、凝汽式供熱機(jī)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(jī)組(型號為CC330/208-16.7-1.5/0.4/537/537，編為#1，#2)。#9，#10機(jī)組典型運(yùn)行工況見表1，#1，#2機(jī)組典型運(yùn)行工況見表2。

2 主要熱負(fù)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(fù)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(fù)荷外，工業(yè)熱負(fù)荷最高可達(dá)850 t/h左右，非采暖期熱負(fù)荷只有460 t/h左右。

3 機(jī)組在熱負(fù)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(fù)荷較大，且冬季枯水期制約了水電機(jī)組出力，使火電機(jī)組電負(fù)荷也較大。因此，采暖期供熱機(jī)組負(fù)荷率高、熱電聯(lián)產(chǎn)優(yōu)勢突出，而非采暖期熱負(fù)荷大幅下降，造成抽汽供熱量偏小，致使機(jī)組經(jīng)濟(jì)性下降，故運(yùn)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(yùn)行機(jī)組電熱負(fù)荷分配原則

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

3.2.1.1 并列運(yùn)行機(jī)組電負(fù)荷分配原則

根據(jù)機(jī)組微增熱耗率的大小，按照從小到大的順序依次接帶電負(fù)荷。在1.2 MPa壓力等級下，#9，#10機(jī)組和#1，#2機(jī)組幾種運(yùn)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(dāng)熱、電負(fù)荷變化時，#1，#2機(jī)組的熱耗及發(fā)電煤耗變化率相對#9，#10機(jī)組要小。因此，電負(fù)荷的優(yōu)先接帶順序是#1，#2機(jī)組，其次是#9，#10機(jī)組。

3.2.1.2 運(yùn)行機(jī)組間熱負(fù)荷分配原則

根據(jù)供熱汽輪機(jī)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(fù)荷。通過計算，該公司汽輪機(jī)供熱抽汽熱值系數(shù)依從小到大的順序是#9，#10機(jī)組，其次為#1，#2機(jī)組。因此，熱負(fù)荷的接帶順序是#9，#10機(jī)組，其次是#1，#2機(jī)組。

3.2.2 部分供熱機(jī)組切換為凝汽方式運(yùn)行

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

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

表1 #9， #10機(jī)組典型運(yùn)行工況

表2 #1， #2機(jī)組典型運(yùn)行工況

表3 #9， #10機(jī)組不同熱負(fù)荷下運(yùn)行工況數(shù)據(jù)

表4 #1， #2供熱機(jī)組不同熱負(fù)荷下運(yùn)行工況數(shù)據(jù)

3.2.3 小機(jī)組并列運(yùn)行

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

(2)小機(jī)組運(yùn)行帶來的好處。

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

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

表5 N25-1.275型凝汽式機(jī)組主要特性

表6 小機(jī)組投運(yùn)前、后運(yùn)行工況數(shù)據(jù)

4 結(jié)束語

對于熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，特別是雙抽供熱機(jī)組，非采暖期由于機(jī)組負(fù)荷率受到限制，致使機(jī)組經(jīng)濟(jì)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(jī)組運(yùn)行方式，使全廠熱經(jīng)濟(jì)性相對穩(wěn)定。

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