300MW供熱機(jī)組熱網(wǎng)加熱器運(yùn)行方式優(yōu)化研究

付懷仁 李巖 楊文涵 史建軍 張敏 孫相偉

摘?要：本文對(duì)300MW供熱機(jī)組熱網(wǎng)加熱器運(yùn)行方式進(jìn)行優(yōu)化研究，提出了調(diào)節(jié)熱網(wǎng)加熱器循環(huán)水流量的運(yùn)行方式，并進(jìn)行了新方式下的熱經(jīng)濟(jì)性分析計(jì)算。結(jié)果表明，調(diào)節(jié)熱網(wǎng)加熱器循環(huán)水流量的運(yùn)行方式比調(diào)節(jié)供汽壓力方式的熱經(jīng)濟(jì)性有所提高。

關(guān)鍵詞：熱網(wǎng)加熱器;運(yùn)行方式;優(yōu)化;熱經(jīng)濟(jì)性

Abstract：In this paper，the operation mode of heating network heater of 300MW heating unit is optimized.The operation mode of regulating the circulating water flow of heating network heater is proposed，and the thermal economy analysis and calculation under the new mode are carried out.The results show that the thermal economy of the operation mode of adjusting the circulating water flow of the heating network heater is better than that of adjusting the steam supply pressure.

Keywords：heating network heater;operation mode;optimization;thermal economy

1 緒論

近幾年，為增強(qiáng)我國(guó)電力系統(tǒng)靈活性，破解新能源消納難題，推進(jìn)綠色發(fā)展，國(guó)家發(fā)展改革委等部門(mén)提出“實(shí)施火電靈活性提升工程”，優(yōu)先提升30萬(wàn)千瓦級(jí)煤電機(jī)組的深度調(diào)峰能力。為滿足要求，本文所研究的300MW供熱機(jī)組在2019年進(jìn)行了低壓缸零出力改造，提高了機(jī)組深度調(diào)峰能力。

本機(jī)組熱網(wǎng)系統(tǒng)目前的運(yùn)行方式為調(diào)節(jié)供汽壓力方式，即保持熱網(wǎng)加熱器循環(huán)水流量不變，通過(guò)改變供熱抽汽壓力和流量來(lái)保證熱網(wǎng)加熱器出口供熱水溫。本文提出了一種新的熱網(wǎng)加熱器運(yùn)行方式，即調(diào)節(jié)熱網(wǎng)加熱器循環(huán)水流量方式。并對(duì)這種運(yùn)行方式下的電廠熱經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行計(jì)算分析，從而對(duì)比這兩種運(yùn)行方式下電廠的熱經(jīng)濟(jì)性高低，確定熱網(wǎng)加熱器最有利的運(yùn)行方式。

2 機(jī)組及熱網(wǎng)系統(tǒng)現(xiàn)狀

本機(jī)組汽輪機(jī)是由哈爾濱汽輪機(jī)廠生產(chǎn)的亞臨界、一次中間再熱、單軸、兩缸兩排汽、雙抽、凝汽式汽輪機(jī)，型號(hào)為CC250/N300-16.67/537/537。該型機(jī)組設(shè)有八段回?zé)岢槠来喂┙o三臺(tái)高壓加熱器、一臺(tái)除氧器、四臺(tái)低壓加熱器。

熱網(wǎng)系統(tǒng)是利用汽輪機(jī)的可調(diào)節(jié)抽汽（五段抽汽）作為熱網(wǎng)循環(huán)供熱系統(tǒng)的正常加熱汽源。熱網(wǎng)系統(tǒng)的主要設(shè)備包括熱網(wǎng)補(bǔ)水除氧器，熱網(wǎng)補(bǔ)水泵，熱網(wǎng)循環(huán)水泵，熱網(wǎng)加熱器，熱網(wǎng)疏水罐，熱網(wǎng)疏水泵等設(shè)備。

本機(jī)組熱網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)3臺(tái)熱網(wǎng)循環(huán)水泵，根據(jù)熱網(wǎng)系統(tǒng)的熱用戶負(fù)荷調(diào)整運(yùn)行泵的臺(tái)數(shù)。熱網(wǎng)循環(huán)水泵作用是將采暖供熱回水升壓后經(jīng)過(guò)熱網(wǎng)加熱器升溫，而后進(jìn)入采暖供熱系統(tǒng)（熱用戶）。熱網(wǎng)循環(huán)水流量平均9000t/h，供回水溫度最高96℃～56℃，供回水溫度平均86℃～46℃。

目前，本機(jī)組熱網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行方式是調(diào)節(jié)供汽壓力方式，如圖1所示。即在運(yùn)行時(shí)通過(guò)改變調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)度改變抽汽壓力和流量，來(lái)保證熱網(wǎng)加熱器出口供熱水溫。

3 調(diào)節(jié)熱網(wǎng)加熱器循環(huán)水流量的新運(yùn)行方式

本文提出了一種新的熱網(wǎng)加熱器運(yùn)行方式，即調(diào)節(jié)熱網(wǎng)加熱器循環(huán)水流量方式，如圖2所示。

新運(yùn)行方式的特點(diǎn)：

（1）需要增加熱網(wǎng)加熱器旁路管道系統(tǒng)，通過(guò)旁路管道上的調(diào)節(jié)閥門(mén)來(lái)改變通過(guò)加熱器的循環(huán)水流量，剩余的水量經(jīng)旁路管道流過(guò)。經(jīng)過(guò)熱網(wǎng)加熱器的循環(huán)水吸熱升溫后再與旁路水混合，然后一起向熱用戶供熱;

（2）運(yùn)行時(shí)供給熱用戶的總水流量不變，有利于保持二次熱網(wǎng)的水力特性穩(wěn)定;

（3）改造工作量小，改造成本低，可行性強(qiáng)。

4 熱經(jīng)濟(jì)性分析計(jì)算及結(jié)果分析

本文采用的基本熱經(jīng)濟(jì)分析方法是傳統(tǒng)的常規(guī)計(jì)算方法，即熱量法，采用定流量計(jì)算方式，并對(duì)兩種運(yùn)行方式進(jìn)行了熱力系統(tǒng)變工況計(jì)算。

熱力系統(tǒng)變工況計(jì)算是在熱力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了某種局部改動(dòng)或系統(tǒng)運(yùn)行條件發(fā)生了變化時(shí)進(jìn)行的計(jì)算，用來(lái)確定汽輪機(jī)在新條件下各抽汽口和排汽端的蒸汽參數(shù)，以及回?zé)峤o水系統(tǒng)的各參數(shù)及流量，其實(shí)質(zhì)是確定汽輪機(jī)的新的汽態(tài)膨脹過(guò)程線和系統(tǒng)參數(shù)。通過(guò)熱力系統(tǒng)變工況計(jì)算最終可以得到機(jī)組在新條件下的各項(xiàng)熱經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。

本次計(jì)算選擇了機(jī)組的三個(gè)典型工況，機(jī)組的初參數(shù)如表1所示。

本文針對(duì)機(jī)組三個(gè)典型工況進(jìn)行熱力系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)性變工況計(jì)算后，得到了機(jī)組的電功率、發(fā)電熱耗率、發(fā)電熱效率以及熱網(wǎng)加熱器循環(huán)水流量等指標(biāo)的變化情況，具體計(jì)算結(jié)果如后續(xù)圖表所示：

由上述表2、圖3和圖4電功率變化情況可以發(fā)現(xiàn)，在新的運(yùn)行方式下，每一個(gè)工況的電功率值都有所增加，即在滿足同樣供熱需求的同時(shí)，機(jī)組可以發(fā)出更多的電能。并且在機(jī)組負(fù)荷越低時(shí)電功率增加量越多，這在機(jī)組深度調(diào)峰的背景下是非常有利的。

由上述表3、圖5和圖6發(fā)電熱耗率變化情況可以發(fā)現(xiàn)，在新的運(yùn)行方式下，每一個(gè)工況的發(fā)電熱耗率值都有所降低，并且機(jī)組負(fù)荷越低時(shí)熱耗率降低越多。

由上述表4發(fā)電熱效率變化情況可以發(fā)現(xiàn)，新的運(yùn)行方式下，在每種工況時(shí)發(fā)電熱效率都有所增加，不同工況時(shí)發(fā)電熱效率增加值基本相同。

由上述表5熱網(wǎng)加熱器進(jìn)水流量變化可以發(fā)現(xiàn)，新的運(yùn)行方式下，在每種工況時(shí)進(jìn)熱網(wǎng)加熱器的循環(huán)水流量都有所降低，負(fù)荷越低時(shí)流量越少。

5 結(jié)論

熱經(jīng)濟(jì)性分析計(jì)算結(jié)果表明，本文所提出的調(diào)節(jié)熱網(wǎng)加熱器循環(huán)水流量的新運(yùn)行方式能夠使熱電廠熱經(jīng)濟(jì)性有所提高。同時(shí)，新的運(yùn)行方式能保證供給熱用戶的總水流量不變，有利于保持二次熱網(wǎng)的水力特性穩(wěn)定，而且新的方式只需要很少改造工作量即可實(shí)現(xiàn)，改造成本低，可行性強(qiáng)。這在火電機(jī)組深度調(diào)峰背景下是非常有利的，可為電廠創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。在新的運(yùn)行方式下：（1）進(jìn)入熱網(wǎng)加熱器的循環(huán)水流量有所降低;（2）發(fā)電熱效率有所提高，不同工況時(shí)提高幅度基本相同;（3）電功率有所提高，在機(jī)組負(fù)荷越低時(shí)提高越多;（4）發(fā)電熱耗率降低，在機(jī)組負(fù)荷越低時(shí)降低越多。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜鑫，潘宏剛.集中供熱運(yùn)行調(diào)節(jié)方式研究綜述[J].沈陽(yáng)工程學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2021，02：24-29.

[2]陳海平.火電廠熱力系統(tǒng)節(jié)能理論發(fā)展綜述[J].節(jié)能，2011，07：33-36.

[3]張曉暉.火電廠熱力系統(tǒng)分析計(jì)算研究.[J].動(dòng)力工程，2004，24：703-706.

[4]蔡金柱.320MW機(jī)組熱網(wǎng)改造節(jié)能分析[J].河南電力技術(shù)，2016，01：4-6.

[5]劉巖.石化熱電廠居民集中供熱熱網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行及節(jié)能技術(shù)研究[J].環(huán)保與節(jié)能，2019，40-41.

[6]王慶豐.供熱系統(tǒng)集中質(zhì)量調(diào)節(jié)對(duì)系統(tǒng)影響分析[J].區(qū)域供熱，2016，05：5-9.

作者簡(jiǎn)介：付懷仁（1976—?），男，漢族，遼寧葫蘆島人，本科，高級(jí)工程師，研究方向：火電廠集控運(yùn)行。