馬 寧

（神華國華（北京）燃氣熱電有限公司，北京 100024）

0 引 言

供熱季的供熱、電負荷調峰能力對熱網(wǎng)、電網(wǎng)及電廠極其重要，預先掌握其性能可以更好地進行運行方式、參數(shù)的調整，保證電熱協(xié)調、系統(tǒng)安全。

1 背壓模式下供熱與調峰性能

1.1 二拖一背壓工況

表1為根據(jù)運行時間數(shù)據(jù)及熱平衡圖收集的電負荷與供熱數(shù)據(jù)。

表1 二拖一背壓負荷與供熱參數(shù)

將供熱量擬合為機組總負荷的函數(shù)，如公式（1）：

根據(jù)表1和式（1），做出二拖一背壓下供熱量與機組總負荷關系曲線，如圖1所示。只要燃機負荷固定，總負荷和供熱量就可確定。在供熱季“以熱定電”指導下，根據(jù)熱調供熱要求確定機組電負荷上下限，因此背壓下忽略燃機本身效率影響因素，機組電負荷不具備調峰性能，其由供熱量所決定。冬季背壓下燃機負荷最高346 MW，對應機組總負荷836 MW，對應最大供熱量為2 500 GJ/h；最低負荷為30%工況，對應總負荷247 MW，最低供熱量為1 160 GJ/h。

圖1 二拖一背壓工況供熱量與電負荷關系曲線

1.2 一拖一背壓工況

通過負荷試驗數(shù)據(jù)及熱平衡圖，收集數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 一拖一背壓供熱與負荷參數(shù)

一拖一背壓運行時，機組總負荷與供熱量同樣具有線性關系，是一一對應的關系，將機組總負荷擬合為供熱量的函數(shù)，如公式（2）：

據(jù)式（2）做出一拖一背壓下供熱與負荷的關系曲線如圖2所示。冬季背壓工況下，燃機最高負荷346 MW，對應總負荷430 MW，能達到的最大供熱量為1300 GJ/h；最低工況按照30%算，機組總負荷116 MW，最低供熱量590 GJ/h。

1.3 電熱不協(xié)調性

供熱與電負荷峰谷具有矛盾性，冬季經常遇到電負荷低谷時需要提高供熱量，或者在用電高峰時恰遇供熱低谷期。在電廠端具體的矛盾是供熱量需要增加時電負荷無法提高，或是遇到用電高峰時需要提高電負荷，而熱網(wǎng)側受供回水壓力及供水溫度的限制不允許提高供熱負荷，甚至出現(xiàn)電熱氣三方的不協(xié)調性，冬季用氣高峰時供熱發(fā)電同時受天然氣限制。

圖2 一拖一背壓工況供熱量與電負荷關系曲線

一般可以通過供熱參數(shù)的定量計算分析電負荷的調整區(qū)間以及熱網(wǎng)的安全裕度；通過公式（3）在已知熱網(wǎng)回水溫度的前提下，如圖3所示，互算所需供水流量和供水溫度，在熱網(wǎng)回水壓力偏低等特殊工況下，值班員可以掌握所需供水量及供水溫度的預期變化情況、電負荷的調整限值及所需熱網(wǎng)循環(huán)泵的臺數(shù)[1]。

2 抽凝模式下供熱與調峰性能

2.1 抽凝模式下供熱性能

燃機的負荷率一定后，余熱鍋爐的產汽量基本固定，背壓工況下SSS脫開全部蒸汽進入熱網(wǎng)，此時供熱網(wǎng)蒸汽量最大。在抽凝模式下一部分蒸汽進入低壓缸做功，一部分蒸汽進入熱網(wǎng)，進入熱網(wǎng)的蒸汽量越多則供熱量越多，進入低壓缸的蒸汽流量有最低限制，按照汽輪機廠家要求MECV開度大于7%，對應蒸汽流量160 T/h。因此，某一負荷下抽凝最大供熱能力為低壓缸的進汽量達到邊界條件時。公式（4）、公式（5）分別為同一燃機負荷下抽凝與背壓的負荷及供熱模型，以確定抽凝模式下的供熱能力：

背壓下數(shù)據(jù)完整，只要知道低壓缸焓降和供熱焓降，即可求出抽凝下各負荷的供熱能力，再以此數(shù)據(jù)將供熱能力擬合為機組總負荷的函數(shù)，建立抽凝下總負荷與供熱能力的關系曲線。

表3為背壓與純凝運行參數(shù)表。

圖3 電負荷與供熱量及供熱參數(shù)模型曲線

表3 背壓與純凝運行參數(shù)

將低壓缸比焓、抽汽比焓分別擬合為背壓下聯(lián)合循環(huán)總負荷的函數(shù)，為：

根據(jù)式（6）、式（7）可得到二拖一抽凝模式下各負荷對應的最大供熱能力，同時通過插值計算和實際運行數(shù)據(jù)進行校正，得到抽凝模式下負荷與供熱能力曲線如圖4所示。最大供熱能力為機組總負荷861 MW時，對應供熱量為2 025 GJ/h；供熱季二拖一負荷下限為490 MW時，對應最大供熱量為1 208 GJ/h。

根據(jù)熱平衡圖一拖一背壓下參數(shù)，將低壓缸焓降和抽汽焓降擬合為背壓總負荷的函數(shù)，為：

根據(jù)式（8）、式（9）可以得到一拖一抽凝模式下各負荷對應的最大供熱能力，同時通過插值計算和實際運行數(shù)據(jù)進行校正，得到抽凝模式下負荷與供熱能力曲線如圖5所示。最大供熱能力為機組總負荷450 MW時，對應供熱量為951 GJ/h；供熱季一拖一負荷下限為390 MW時，對應最大供熱量為760 GJ/h。

圖4 二拖一抽凝供熱能力曲線

2.2 抽凝模式下調峰性能

2.2.1 二拖一抽凝調峰性能

在“以熱定電”的原則下，值班員需掌握供熱負荷對應的電負荷調峰范圍，即要達到給定熱負荷所需要的最低電負荷和能達到的最高負荷。某一供熱負荷所需最低電負荷即低壓缸進汽量為160 T/h時，電負荷為達到此供熱量所需的最低負荷，據(jù)公式（10）、公式（11）計算出各供熱量下所需最低負荷；在燃機負荷率100%時總電負荷最高，即蒸汽流量最大時，除去供熱所需流量其他均進入低壓缸做功（二拖一最大背壓電負荷為836 MW，最大蒸汽流量為811.8 T/h），據(jù)公式（11）、公式（12）計算出二拖一各供熱量下所能達到的最大電負荷，二拖一抽凝模式參數(shù)如表4所示，圖6為抽凝供熱下的調峰性能曲線。隨著供熱量增加，調峰能力變差[2]。

2.2.2 一拖一抽凝調峰性能

表5為一拖一抽凝調峰參數(shù)表。

一拖一抽凝模式下調峰能力區(qū)間如圖7所示。

圖5 一拖一抽凝供熱能力曲線

3 結 論

（1）背壓模式下，電負荷與熱負荷一一對應，在“以熱定電”原則下不具備調峰性能。

（2）抽凝模式下，對應負荷下的最大供熱量受低壓缸末級金屬溫度限制，低壓缸有最低進汽量限制；隨著熱負荷的增加，電負荷調峰區(qū)間逐漸減少，調峰能力變差[3]。

（3）冬季受熱網(wǎng)、電網(wǎng)及天然氣峰谷差的影響，往往出現(xiàn)電熱氣的不協(xié)調性，值班員可以根據(jù)電熱氣的定量計算做好提前準備。

（4）通過PI Systerm系統(tǒng)將實際運行參數(shù)與調峰區(qū)間、供熱能力曲線圖相結合，以圖板形式展現(xiàn)，利于值班員更好地掌握運行情況，并進行熱網(wǎng)定量控制與調整、調峰與供熱能力報送等。

表4 二拖一抽凝模式參數(shù)

圖6 二拖一抽凝調峰性能曲線

表5 一拖一抽凝調峰參數(shù)

圖7 一拖一抽凝調峰區(qū)間