淺談各種類型供熱機組的類型及熱負荷分配

摘 要：熱電廠的供熱機組通常以熱定電的運行方式?jīng)Q定著機組的經(jīng)濟性和電網(wǎng)的負荷調度。熱電廠機組通常以熱力實驗的方式給出不同容量、不同形式供熱機組運行帶電、熱負荷的限制因素。從而確定了一定電、熱負荷下的供熱機組的熱電負荷分配。

關鍵詞：供熱機組；熱負荷；特性

根據(jù)資料顯示，我國2015年新增發(fā)電量約1億千瓦，其中傳統(tǒng)熱源機組為3800萬千萬，所占比例最高，其次是水電、太陽能發(fā)電、核電。由此可見，傳統(tǒng)火電依然占據(jù)我國發(fā)電總裝機容量中的最高比例。熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)基本做到了熱能的合理利用，但是隨著煤價的漲幅遠高于電價，導致熱電聯(lián)聯(lián)產(chǎn)機組的成本增加而利潤縮水，一些熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)開始以“以熱定電”的方式進行運行，我國正在有條件的地區(qū)推廣熱電聯(lián)產(chǎn)供熱機組，以達到節(jié)能減排，并且熱網(wǎng)穩(wěn)定運行的需求。

1.供熱機組的類型及特性

供熱機組的汽輪機一般要同時承擔供熱和發(fā)電兩項任務，目前主要的汽輪機形式包括背壓式和調節(jié)抽氣式以及抽汽式三種應用較為廣泛。目前對調節(jié)抽汽式和抽凝式的應用較為廣泛，由于背壓式熱電負荷的可調性差、無調峰能力，所以應用較少。（1）背壓機組：背壓式汽輪機是供熱機組的一種，蒸汽在背壓式汽輪機內部做完功后在背壓下全部排出，這種汽輪機既可以用于工業(yè)生產(chǎn)，也已可以用于城市集中供熱。背壓式汽輪機的主要任務是在保證熱用戶供熱要求的同時，再發(fā)一部電。在熱電廠實際生產(chǎn)中，鍋爐產(chǎn)生的高壓蒸汽進入汽輪機后，推動汽輪機做功發(fā)電，排出的蒸汽在經(jīng)過降壓降溫處理后想熱用戶進行供熱。背壓式汽輪機得優(yōu)勢在于不需要安裝凝汽器，減少了在凝汽器中的熱損失，因此具有較高的經(jīng)濟價值。分析顯示，背壓式汽輪機不能同時滿足熱電兩種負荷的需要，它的運行是“以熱定電”發(fā)電僅僅是背壓式汽輪機的副產(chǎn)品，沒有發(fā)熱的時候也就不能發(fā)電，因此無法參與電力調峰運行工作。（2）抽背機組：抽背機組既能提供生產(chǎn)用汽，又能提供供熱采暖用汽，運行過程中調節(jié)也相對靈活，能同時滿足生產(chǎn)和生活用汽的要求。抽背機組可以在發(fā)電量增大的條件下，也差生相應的新汽量。發(fā)電量（包括采暖供熱量）與新汽量依然是一一對應的關系。（3）抽汽式汽輪機：抽汽式汽輪機既能供熱又能發(fā)電，其工作原理在于當抽氣量為零時，進入汽輪機的一部分蒸汽要供給給水加熱器，其余蒸汽劉靜各級后要進入凝汽器。抽氣量不為零時進入汽輪機的蒸汽要先劉靜各高壓段進行做工，然后一部分通過抽氣口抽出用來給熱用戶進行供熱，另外一部分則通過其余各級，繼續(xù)做功，最后流入凝汽器中。

2 供熱機組電熱負荷優(yōu)化分配的原則

熱電機組運行經(jīng)濟型評價目前仍采用的是熱好處歸電法，就是熱電聯(lián)產(chǎn)多減少的冷源損失所帶來的效益全部歸電。因此比較和探討不同不同供熱機組之間的經(jīng)濟性具有重要的現(xiàn)實意義。依據(jù)這個原則，熱電廠發(fā)電率越高，產(chǎn)生相同熱負荷的發(fā)電量就越多，因此在進行熱負荷分配的原則就是在保證熱負荷總量的前提下，使得熱化發(fā)電量最大。

2.1 電熱負荷分配的原則

機組間熱負荷的分配是依據(jù)機組間供熱抽汽熱值系數(shù)的大小進行分配的，依次按照從小到的順序接帶熱負荷。當熱負荷較小時，根據(jù)以上原則和實際機組的情況，在保證機組總電負荷不變的情況下，適度降低真空較高機組的抽氣量，將抽汽熱負荷分配到狀況不佳的機組上；當熱負荷降低到一定程度時，用調整凝汽器冷卻水流量已經(jīng)不能保證機組真空正常值時，可適當降低真空情況較差機組的電負荷出力，提高真空狀況較好機組的電負荷出力，也可將真空情況較好的機組由抽凝方式切換為凝汽方式運行。

2.2 供熱機組與純凝汽機組并列運行

供熱機組的經(jīng)濟效益主要依據(jù)機組熱化發(fā)電量在總發(fā)電量中所占比例的大小，進行評價，即熱化發(fā)電比X的大小。

X = Wh/W ……………1

式中，X為熱化發(fā)電比；Wh為供熱機組的熱化發(fā)電量；W為供熱機組總發(fā)電量。X值越大，表示熱化發(fā)電量占總發(fā)電量的比例大，供熱機組的熱經(jīng)濟性就好。實際生產(chǎn)運行中，同參數(shù)供熱機組與凝氣機組相比，只要當X> 13%～15%時，供熱機組經(jīng)濟效益才比凝氣機組好。因此，供熱機組在熱負荷較小時，為使機組不在偏離設計工況即X值偏小的情況下運行，可將運行的某臺微增熱耗率較小的供熱機組切換為純凝方式運行，并且全廠電負荷的變化由凝汽機組來承擔，這樣可使運行的其它供熱機組抽汽量相對增大，從而提高系統(tǒng)的經(jīng)濟性和機組參與電網(wǎng)調峰的靈活性。

2.3 供熱抽汽參數(shù)相匹配的大小容量機組并列運行

大容量機組的熱耗量低，熱效率高，小容量機組的熱耗率高，熱效率低。供熱抽汽參數(shù)相匹配的大小容量機組并列運行，由小容量的機組帶熱負荷，大容量機組帶電負荷，在一定程度上改善了大機組的運行條件，大機組完全由電網(wǎng)調度運行；如果給定的電、熱負荷都在大機組能力范圍以內，則由大容量機組帶全部熱負荷，小容量機組帶電負荷并完全由電網(wǎng)調度運行，增加了電網(wǎng)調峰的靈活性。

3、結語

熱負荷在一定范圍之內，確定優(yōu)先帶熱負荷的機組，其它機組純凝汽方式運行并參與電網(wǎng)調峰，也可利用集中供熱系統(tǒng)本身的“熱慣性”，研究集中供熱系統(tǒng)熱動態(tài)特性，獲得建筑物室溫與熱網(wǎng)供熱量、外溫之間的關系，在滿足設計室溫控制的前提下，改變一天中不同時段的熱網(wǎng)供熱量和供熱機組的電負荷，從而使供熱機組參與電網(wǎng)調峰成為現(xiàn)實。

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作者簡介：

姚景相（1974.5）男，漢族，中國農(nóng)業(yè)大學，熱能與動力工程，本科，主要從事汽輪機檢修管理工作。