经济供热方式探讨.pdf

《经济供热方式探讨.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《经济供热方式探讨.pdf（6页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 汽机 31 华电滕州新源热电有限公司经济供热方式探讨 刘永建 （华电滕州新源热电有限公司 山东 枣庄 277500） 【摘 要】针对华电滕州新源热电有限公司的供热运行中，工业、采暖共用同一管网、用户要求供热蒸汽压 力较高的现状，本文从考虑供热对燃料消耗和运行成本产生实际影响的角度出发，对供热各路汽源的燃料消耗的情 况进行了理论分析和近似的计算，为确定经济供热优先顺序提供了依据，并对热网发展规划提出有益的建议。 【关键词】成本 有效焓降 节流损失 余热回收 对比 0 前言 华电滕州新源热电有限公司有四台供热机组（2150MW+23

2、50MW） ，对外供热的汽源点多，方 式组合复杂。以热网分汽缸为供热总出口，汽源点有 8 个，分别是：4 台机组的除氧器余热利用及 两台 150MW 机组的二抽、三抽汽源。由于受到各种条件限制，各汽源点的成本及其变化规律不一。 目前，还没有系统的研究分析来解决这些汽源的优化组合问题。 1 供热成本的概念 供热成本与发电成本的分摊计算，从不同的角度会有不同的方法，结果也不相同。本文的方法 是：以供热用汽所影响的发电出力来衡量其影响，再用发电成本来推算出其成本。物理过程为：当 机组在某一发电出力下工作时，从汽轮机某段抽汽上抽取一定量蒸汽用于供热，使其发电出力下降。 为保持发电出力，锅炉增加某一数量

3、的燃料消耗，使发电出力回复到原来水平。增加的这部分燃料， 即为供热的燃料成本。 2 生产现场计算供热成本的可靠途径 供热生产的变动主要包括燃料成本、供热耗电和制水成本三部分。供热耗电根据热电比分摊， 是一个统计数据；制水成本由水费和制水费组成。本文仅讨论燃料成本。 准确计算供热对发电出力的影响，非常复杂。理论上有多种计算供热影响的方法。但是在生产 现场，实用的方法不多。如果通过实验的方法来统计，现场的条件特别是计量表计的精度难以达到 需要。从对比的需要考虑，根据蒸汽动力做功的特点，利用汽轮机厂提供的设计数据，用等效焓降 法进行近似计算，可以达到应用需要。 3 用工况图估算供热成本 一种方法是根

4、据汽轮机厂提供的工况图进行估算。 工况图是反映调整抽汽式汽轮机主蒸汽流量、 全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 汽机 32 发电功率、凝汽量和抽汽量关系的关系曲线图。如果实际条件与设计条件吻合，可直观的从抽汽量 影响的发电量，以及统计得到的发电煤耗费获得供热成本。方法是：在工况图上，在一定发电量条 件下（纵座标不变） ，因增加某一抽汽量，使主蒸汽流量增加，增加了主蒸汽流量该发而未发出的功 率即为抽汽供热影响的功率。 从工况图可估算出供热燃料成本，见表 1、表 2： 表 1 用工况图估算的 150MW 机组（二、三抽）供热燃料成本 发电出力 抽汽量 影响发电量 供热

5、标煤耗 供热燃料成本 MW t/h kWh/t 汽 kg/t 汽 元/t 汽 30 270.74 89.35 74.16 60 268.27 88.53 73.48 90 270.17 89.15 74.00 120 269.57 88.96 73.84 70-130 160 269.95 89.08 73.94 表 2 用工况图估算的 350MW 机组（五抽）供热燃料成本 发电出力 抽汽量 影响发电量 供热标煤耗 供热燃料成本 MW t/h kWh/t kg/t 汽 元/t 汽 30 177.42 55.00 45.65 60 179.53 55.65 46.19 180-330MW 90

6、179.18 55.54 46.10 注：标煤单价按 830 元/t 计算。 工况图法的局限： 1） 工况图只能反映设计条件下的供热成本； 2） 工况图不能估算不同等级抽汽的成本差异； 3） 工况图反映的是主蒸汽流量的差异。但是，不同发电出力下，因锅炉吸热量不同，主汽的 单位燃料成本不同。 4） 低级抽汽压力较你，为提高压力，需要进行汽轮机低压部分做功汽流的节流，从而产生附 加节流损失。工况图无法反映实际条件对节流的影响。 4 等效焓降理论计算法 等效焓降法是在小流量抽汽变动条件下的分析方法。抽汽量比较大时会产生一定误差。但用于 和产现场的对比分析时，误差的影响可以忽略。关于等效焓降法，已有大

7、量著述进行分析，此处不 再赘述。 等效焓降法可以直接计算出抽出单位蒸汽所影响的汽轮机理论做功。为进行对比，需要对不同 发电出力条件、不同抽汽参数、不同的调温手段进行综合的修正。对于不同抽汽参数，按照用户需 要的参数所对应的蒸汽焓进行修正；对于不同的发电出力，按照单位蒸汽量在锅炉的吸热差异，以 及统计的发电成本对应平均负荷率进行修正；对于不同的调温手段，则应计算减温水量及减温水等 全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 汽机 33 效焓降。对于除氧器的余汽利用，则根据余汽利用热泵所抽取的不同抽汽量（再热冷段）及回收汽 量，计算出其出口焓，再进行修正。 表 3 150MW

8、 机组等效焓降 抽汽 单位 TMCR BMCR 466 纯凝 %50 纯凝 70%ECR H1 kj/kg 1040.2 1001.8 1040.3 976.9 1001.3 H2 kj/kg 934.2 884.2 946.5 873.8 889.7 H3 kj/kg 749.5 704.4 758.3 691.2 769.2 表 4 350MW 机组不同工况下，各段抽汽的等效焓降见表 4： 抽汽 单位 热耗保证工况 TMCR VWO 75%THA 50%THA H1 kj/kg 1077.8 1075.9 1075.7 1081.9 1075.3 H2 kj/kg 1051.2 1049.

9、4 1049.0 1052.8 1029.8 H5 kj/kg 665.3 665.3 665.3 657.9 625.4 5 做功蒸汽节流对做功的影响 由于热用户对蒸汽的压力要求较高，达到 0.85MPa（g） ，用 150MW 机组的三抽供热时，为提高 三抽压力，需要对汽轮机中、低压缸连通管进行节流，造成节流损失。节流损失不仅与供热蒸汽量 有关，也与供热时机组的发电出力有关，计算较为复杂。为了能够在生产现场进行简易估算节流的 影响，最简单易行的办法，是在节流点前后分别装设温度和压力测点，按测量数据求得节流产生的 熵增。由于汽轮机排汽一般都在湿蒸汽区，在相同的排汽压力条件下，焓、熵为直线关系

10、，直线的 斜率正好是其绝对温度，这样就可以直接由熵增推算出汽轮机低压部分做功蒸汽理想焓降的变化， 并由依据弗留格尔公式粗略计算低压缸蒸汽流量，从而计算出汽轮机做功受到的影响。 以某一标准工况为基准，用弗留格尔公式近似计算低压缸流量： 0 1 0 1 P P G G dd = 节流的熵增 s 可根据连通管进出口蒸汽参数，通过水蒸汽性质的计算图表或专用公式得出。 节流近似为等焓过程，它使汽轮机低压部分做功的过程线往熵增的方向平移，而膨胀终点处在 由凝结器真空决定、斜率等于绝对湿度的同一斜直线上，向右平移的结果是理想焓降减小。对理想 焓降的影响为： ntd TsH= Tn 是凝结低压缸排汽温度。 节

11、流对机组做功影响为： 3600 1 2 dtdd iHG Pi = id为低压缸相对内效率,可根据低压缸流量和效率曲线查得。 全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 汽机 34 表 5 典型工况下 150MW 机组二抽和三抽供热燃料成本对比 工况 TMCR BMCR 466 纯凝 70%ECR 二抽等效焓降 kj/kg 934.22 884.16 946.46 889.69 二抽影响做功 kW/t 228.02 216.64 230.21 215.85 二抽供热燃料成本 元/t 汽 60.80 57.70 61.11 59.84 三抽等效焓降 kj/kg 749.46

12、 704.44 758.30 769.19 三抽影响做功 kW/t 196.70 185.02 198.67 196.25 节流影响做功 kW/t 34.70 25.72 0.00 106.69 三抽影响做功合计 kW/t 231.40 210.73 198.67 302.94 三抽供热燃料成本 元/t 汽 61.70 56.13 52.74 83.98 表 5 的计算结果表明：高负荷工况(466 纯凝)下，三抽供热较二抽经济，这是因为高负荷下低 压缸汽流受节流的影响小；大抽汽量工况（BMCR）下，三抽供热也较二抽经济，这是因为低缸汽流 量较小，而抽汽量大分摊了做功损失。在 70%ECR 工况

13、下，三抽成本远远高出二抽，主要原因就是 CV 节流影响很大。 6 余汽利用抽汽量对经济性的影响 为满足发电生产工艺的要求，机组运行中必然要产生蒸汽损失。除氧器排气损失就是其中一种。 为了对其回好利用，可用高参数汽源（再热冷段）作为动力，安装热泵对其回收。 表 6 不同抽汽量下 350MW 机组余热利用供热燃料成本 单位：元/t 抽冷段流量 热耗保证工况 TMCR VWO 75%THA 50%THA 10 t/h 55.58 54.68 54.05 59.19 60.73 20 t/h 62.28 61.25 60.54 66.37 68.00 30 t/h 64.88 63.81 63.06

14、69.16 70.82 40 t/h 66.27 65.17 64.40 70.65 72.33 注：利用的除氧器余汽量为 3 吨 7 成本对比 在经过了数据修正后，按照现场条件计算出的各路抽汽成本如下： 表 7 各供热汽源燃料成本汇总 150MW 机组 TMCR BMCR 466 纯凝 %50 纯凝 70%ECR 二抽供热 元/t 汽 60.80 57.70 61.11 61.55 59.84 三抽供热 元/t 汽 61.70 56.13 52.74 - 83.98 余热利用 元/t 汽 60.98 58.67 60.64 61.64 61.43 350MW 机组 热耗保证工况 TMCR V

15、WO 75%THA 50%THA 余热利用 元/t 汽 62.64 61.60 60.89 66.75 68.39 五抽供热 元/t 汽 45.17 44.62 44.20 47.02 47.13 全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 汽机 35 注：150MW 机组利用除氧器余热 2t/h,抽取冷段汽量 8t/h；350MW 机组利用除氧器余热 3t/h,抽取冷 段汽量 21t/h. 用上述理论计算分析方法未考虑供热耗电的成本。考虑分摊厂用电后，表 7 中的供热成本与表 1、表 2 相当。 8 结论 通过计算分析，可得出结论： 1）同一台机组高、低级抽汽供热的经济

16、性，不仅与抽汽的能级有关，而且受供热条件的影响。 在一定条件限制、一定的发电出力以及一定的供热流量下，低能级抽汽供热经济性相对较差。 条件具备的情况下，生产现场可以对不同能级抽汽供热的经济性进行计算和对比。 2）余热利用装置的经济性，与其抽用再热冷段的汽量有关。抽汽量越大，经济性越差。 3) 可根据上述分析结果，结合现场实际和安全可靠性的要求，确定投入汽源的优先顺序。 4）不同的供热方式，对燃料的消耗存在很大差异。在当前供热网发展不成熟的情况下，工业用 户的高参数要求提高汽轮机抽汽参数，造成了高品位热能的大量损失。 9 对供热市场发展的建议 在目前的供热条件下，在低流量需求时，管网末端参数低，

17、损耗率高，使成本升高；而高流量 需求情况下，余热利用系统成本提高，或必须采用高能级抽汽，或者使汽轮机做功受节流损失，都 会带来汽源侧的成本升高。因此，热网需求和热源的供给必须要有适当匹配，才能把供热经济性充 分发挥出来。 热电联产事业主要的意义是利用高参数大容量火电机组，对热能按品质高低分级利用，从而充 分利用能源，减少污染排放。在生产实践中，应充分发挥高品质热能生产高品质的电能，充分利用 低品位热能供热。供热事业及其管网的发展一方面要重视市场开发，充分替代分散小锅炉供热，一 方面要追求热电联产的综合效益，减少煤炭资源的消耗。 对供热管网的发展建议如下： 1）利用适当时机，实现工业与采暖用汽分

18、供，避免大流量与高参数的矛盾； 2）采暖热网应优先选用水网，可降低抽汽参数，并保证管网安全，也方便进行余热的回收； 3）在热网规划中，对汽源侧的供汽条件以及供汽成本的变化进行分析，是非常必要的。 4）供热规模太大、太小都是不经济的。适当的供热规模，与热电厂的供热能力相匹配，二者相 得益彰，才能充分发挥热电效益。 5）热电厂的和改进，应为热经济性分析提供可靠条件，以降低供热损耗。 全国火电 300MWe 级机组能效对标及竞赛第三十九届年会论文集 汽机 36 参考文献： 1 翦天聪.汽轮机原理M.北京：水利电力出版社，1992 2 林万超.火电厂热系统节能理论M.西安：西安交通大学出版社，1994 3 陈媛媛，周克毅，李代智等.等效焓降法在大型机组抽汽供热的热经济性分析中的应用J.汽轮机技术， 2009，55（6）:410-412 4 阎水保，阎留保.电厂热力系统节能分析原理及应用M.郑州：黄河水利出版社，2000 5 郭江龙，张树芳，陈海平，阎淑琴.基于等效热降的供热机组热经济性分析理论的研究J.中国电力，2001， 34（2）:7-9 作者简介： 刘永建，1971-，男，重庆江津人，学士，工程师，从事火电厂热动专业，任华电滕州新源热电有限公司值长。 邮编：277500