燃氣-蒸汽聯合循環熱電聯產機組供熱特性研究

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引言

現如今，燃氣、蒸汽相結合作為熱電聯產的一種優質選擇，在使用過程中不僅能夠完成節能減排，還能優化現有的能源結構，促進我國清潔能源的有效發展。因此，有必要對燃氣、蒸汽聯合循環熱電聯產機組供熱特性進行分析。

1 燃氣-蒸汽聯合循環熱電聯產機組供熱特性綜述

我國聯合循環發電供熱市場非常廣闊，熱電聯供可以在發電期間為采暖、工業帶來足夠的蒸汽。在實現熱電聯產的過程中，集中供熱是提高供熱效率的核心基礎，所以供熱特性的研究值得更多人的關注。在研究供熱特性時，國內的主流研究方法為試驗法與模型法兩種，選用合適的方法對其供熱特性進行分析能夠為熱電聯產機組的優化提供數據、理論上的支持。

2 聯合循環熱電聯產機組模型

通過對某460MW燃氣-蒸汽聯合循環熱電聯產機組進行熱力模型構建，能夠令數最終得出的數據變得更加準確。該機組配備了TCA/FGH系統，其中TCA冷卻水是通過高壓給水的方式提供，而中壓給水則會在經由省煤器加熱完成后抽取部分開展燃料預熱。燃料低位熱值為47369kj/kg。除此之外，還需要在高壓缸出口抽取蒸汽供熱，并在中壓缸中間級抽出兩股蒸汽供熱。當蒸汽經過噴水減壓、降溫后，便能夠達到適合的參數。三股蒸汽參數為2MPa/330℃、1.3MPa/250℃、0.58MPa/165℃。

在利用Ebsilon軟件開展仿真計算時，可以根據壓力、流量以及焓值參數來完成計算，然后根據水蒸氣性質與其他熱力學公式來完成對溫度、功率等熱力參數的計算。在設計工況以及變工況模式計算完成后，便可以利用控制器來完成對燃氣流量的控制，從而降低燃氣輪機負荷，軟件此時便能夠幾何流量變化等數據來判斷煙氣參數[1]。除此之外，可以通過調整抽汽流量的方式來實現對不同供熱特性的計算。

3 聯合循環熱電聯產機組的供熱特性

在熱點聯產機組生產期間，同時具有電、熱兩種能量，供熱質量不僅會給聯合循環效率、熱耗率等參數指標帶來影響，還能夠影響到發電效率。通過對純凝工況、供熱工況以及處于不同環境參數下供熱工況開展熱點聯產機組熱力學特性分析，可以給產品后續定價以及產品優化提供數據參數。

3.1 供熱抽汽特性

根據參數不同，供熱抽汽特性將會發生非常明顯的改變，不同質量的抽汽做工效果各不相同，能夠給機組帶來非常大的影響。在對抽汽量與熱點聯產機組之間的關系進行研究時，應該保證其中兩股供熱抽汽流量不發生改變。一股抽汽流量變化帶動熱點聯產機組供熱特性發生改變，這樣能夠保證計算結果的準確性。經過計算后可以發現，在供熱抽汽時，余熱鍋爐效率與純凝工況效率近乎相同。然而在高壓抽汽流量經過穩定提升以后，汽輪機的出力將會降低，這時利用聯合循環將會令效率出現顯著上升。聯合循環在抽汽流量足夠時其效率可以達到70%以上，相較于純凝工況，聯合循環工作時其效率大約提高了14%。在運行期間，純凝工況機組熱耗率通常大于6100kj/（kW·h），然而在抽汽流量達到最大供熱抽汽量后，純凝工況的熱耗率便會降低至5500/（kW·h）以內。而中、低壓抽汽流量發生改變時，聯合循環效率同樣會發生改變，但是因為蒸汽品質與抽汽位置各不相同，所以在三種抽汽流量分別由0增長至60r/h時，其得到的數據各有不同，高、中、低壓聯合循環效率分別能夠提升4.24%、4.32%、4.05%，而熱耗率則會降低193.6、215.4/203.3kj/（kW·h）。

由于蒸汽參數不同會導致做功能力改變，所以供熱能力也會發生改變、在抽汽總量不變時能夠利用不同的抽汽分配方式，所以不同的抽汽組合可以選擇分配方式非常多。在不同抽汽組合的作用下，聯合循環效率相對比較穩定，而熱耗率則會隨著工況的變化而發生改變。因為抽汽品質有所不同，所以高壓供熱抽汽量達到最大時能夠獲得最高供熱量580GJ/h，而中、低壓抽汽流量取最大值時則會依次降低約10GJ/h。

3.2 環境溫度特性與變負荷熱電耦合特性

環境溫度對聯合循環的影響將體現在燃氣輪機中。若溫度較高，燃氣輪機出力將下降，而溫度偏低時，燃氣輪機出力則會隨之上升。通過對溫度特性開展仿真分析，可以了解到聯合循環機組不同溫度下的熱經濟性。在純凝工況下，使用聯合循環時，其整體效率將會隨著溫度提升而出現下降趨勢，而在額定供熱工況中，溫度帶來的影響將會變得非常小。但是聯合循環的效率相較于純凝工況而言，將會提高約10%。

在聯合循環運行期間，需要結合需求令燃氣輪機以較低功率運行。變負荷運行將會使余熱鍋爐的輸入熱量發生改變，從而對各項參數帶來影響。燃氣輪機負荷降低后，會使汽輪機發電功率下滑，對機組調峰能力帶來影響。若負荷不變，則聯合循環便會隨著供熱量改變使效率呈現出線性增長的趨勢，若供熱量不足300GJ/h，燃氣輪機負荷率提高會帶動聯合循環效率提升。過供熱量大于300GJ/h，則在供熱量相同時，機組負荷率75%時其聯合循環效率將會高于100%[2]。

4 結束語

總而言之，燃氣-蒸汽聯合循環熱電聯產機組在工作時，供熱特性非常重要，聯合循環機組在環境溫度改變、燃氣輪機負荷降低時能夠始終保證效率穩定，因此值得推廣。相信隨著更多人了解到燃氣-蒸汽聯合循環熱電聯產機組的優勢，其質量、效果一定會變得更好。