《直接空冷火电机组高背压供热经济运行导则》

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DL

中华人民共和国电力行业标准

DL/TXXX—2019

直接空冷火电机组高背压供热经济运行

导则

EconomicalOperationGuidelinesfor

DirectAir-cooledHighBackPressureHeat-supplyPowerUnits

（征求意见稿）

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-

XX实施实施

国家能源局发布

目  次

前言……………………………..Ⅱ

1范围...................................................................................................................................................................1

2规范性引用文件..............................................................................................................................................1

3术语和定义......................................................................................................................................................1

4总则...................................................................................................................................................................2

5高背压供热系统的投入及停运......................................................................................................................2

6高背压供热系统经济运行..............................................................................................................................3

附录A（资料性附录）......................................................................................................................................7

1

II

直接空冷火电机组高背压供热经济运行导则

1范围

本标准规定了直接空冷火电机组高背压供热经济运行的一般性原则和经济评价指标。适用于机组容

量100MW及以上新建、改（扩）建和在役直接空冷机组高背压供热经济运行维护指导，适用于采用常

规高背压供热技术。超高背压、通用转子及互换转子供热技术可引为参考。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T2589-2008综合能耗计算通则

GB/T1028-2000工业余热术语、分类、等级及余热资源量计算方法

DL/T904-2015火力发电厂技术经济指标计算方法

3术语和定义

3.1

高背压供热（Highbackpressureheatsupply）

高背压供热是指通过提高直接空冷火电机组汽轮机运行背压，利用换热装置加热、提高热网循环水

温度，增加机组系统供热能力，提高全厂热效率的一种供热方式。

3.2

汽轮机热耗率（Steamturbineheatconsumptionrate）

汽轮机组热耗率是指汽轮机组每生产1kWh电能所消耗的热量。

3.3

机组供热量（Unitheatsupply）

机组统计期内用于供热的热量。

3.4

热电比（Thermoelectricratio）

指统计期内电厂向外供出的热量与供电量的当量热量的百分比。

3.5

综合热效率（Comprehensivethermalefficiency）

综合热效率指统计期内供热量和供电量的当量热量之和与总标准煤耗量对应热量的百分比。

3.6

高背压供热比（Highbackpressureheatsupplyratio）

高背压供热比是指高背压供热量占总供热量的百分比。

3.7

高背压供热折算电量（Highbackpressureheatsupplyelectricityconvertion）

高背压供热折算电量是指在主蒸汽流量和供热量不变的情况下，由于直接空冷机组采用高背压供热

方式，替代了原抽汽供热量，进而相比原抽汽供热方式机组发电量的变化量。

3.8

1

高背压供热折算煤耗（Highbackpressureheatsupplycoalconsumptionconvertion）

高背压供热折算电量是指在主蒸汽流量和供热量不变的情况下，由于直接空冷机组采用高背压供热

方式，替代了原抽汽供热量，进而相比原抽汽供热方式机组煤耗的变化量。

4总则

直接空冷高背压供热机组经济性与供热总负荷、发电负荷、高背压供热占比和循环水回水温度等因

素有关。机组可参照高背压最佳供热占比工况作为最佳运行工况，此工况下高背压折算电量最大，机组

供电煤耗收益最大，机组经济性最佳。机组运行背压可参照最佳背压运行曲线运行。

5高背压供热系统的投入及停运

5.1机组高背压供热系统投运

5.1.1机组启动前，与供热系统可靠隔离。机组启动后，保持正常运行背压。

5.1.2高背压供热系统启动前，确认高背压供热凝汽器相关阀门及仪表状态正常且可靠投入。高背压供

热凝汽器投入具体步骤：

a)高背压供热凝汽器投入运行后，采用疏水泵变频或者调整门调节供热凝汽器正常液位，冲洗供热凝

汽器以及疏水管道直至水质合格，冲洗水外排；

b)系统冲洗结束后，逐步提高背压到设计背压，期间注意汽轮机振动、胀差、及低压缸末级温度的变

化；

c)根据系统高背压供热负荷，可停用空冷系统部分列或全部列。

d)应在逐渐提高背压的过程中,随时注意低压转子轴承瓦温,当温度变化量突增时,要及时降低背压,待

瓦温稳定后,再缓慢提高背压。

5.2机组高背压供热系统停运

a)关闭抽真空系统至高背压供热凝汽器相关阀门；

b)打开高背压供热凝汽器循环水侧旁路门，关闭水侧进回水阀门；

c)当高背压供热凝汽器水位排至低水位后，停止疏水泵运行；

d)长期停运期间水侧放水隔离，确保汽侧相关阀门关闭，防止高背压供热凝汽器漏空气影响机组真空。

5.3高背压供热系统应配置的监测系统

高背压供热系统应配备运行期间监视及性能测试测点，包含真空、温度、流量等。如表1所示。

·表1高背压供热系统监视测点

序号测量项目单位仪表安装位置仪表名称测量精度

1热网循环水进水温度℃循环水进水处双金属温度计A

2热网循环水出水温度℃循环水出水处双金属温度计A

3凝结水温度℃凝结水泵之前或之后双金属温度计A

4抽空气温度℃空气抽出管道上双金属温度计A

5凝结水流量t/h凝泵后管道上流量表1级

2

6热网循环水流量t/h热网供水母管流量表1级

7热网循环水压力MPa热网供水母管压力变送器0.1级

8真空Pa凝汽器喉部真空表0.1级

6高背压供热系统经济运行

6.1高背压供热期间经济指标计算

6.1.1汽轮机组热耗率

汽轮机热耗率按照DL/T904-2015执行，按下式计算：

（1）

�𝑠−�g�

𝑞

式中：�=�

——热耗率，kJ/(kWh)；

——汽轮机热耗量，kJ/h；

�

——机组供热量，kJ/h；

�𝑠

——发电机出线端电功率，kW。

�g�

机组供热量

6.1.2�𝑞

机组供热量按照DL/T904-2015执行，按下式计算:

（2）

式中:

𝑞g=���(ℎ�−ℎ��)×1000

——供热量，kJ/h；

——供热时蒸汽的疏水流量，t/h；

𝑞g

——供热时采用蒸汽的供汽焓值，kJ/kg；

���

——供热时蒸汽的疏水焓值，kJ/kg。

ℎ�

6.1.3变工况计算

ℎ��

采用迭代的方式计算高背压变工况下的汽轮机的热力特性，采用弗留格尔公式对汽轮机组件进行计

算。规定调节级规定为第0级。

对于调节级后到采暖抽汽之间抽汽压力按照（3）计算：

（3）

2

2���022

采暖抽汽到凝汽器之间区�段�=的抽�汽0−压力��按照×（�0�4×）计�0算�−：�𝑖

（4）

��

式中：��=�����

——调节级压力，MPa(a)；

——扣除第i级抽汽流量后，进入到下一级的蒸汽量，t/h；

�0

——设计工况第i级进入下一级的蒸汽量，t/h。

��

计算过程中认定各级组效率基本不变，各级抽汽焓值按照等熵焓降进行计算。利用迭代方法得到各

��

抽汽压力、焓值、抽汽量。最终计算机组热经济指标。

3

6.1.4热电比

热电比按照DL/T904-2015执行，按下式计算:

（5）

��g�

−6

�=3600�g×10×100（6）

式中:

�g=��−�𝑠

——热电比，%；

——电厂对外供出的热量，GJ；

�

——供电量，kWh；

��g�

——发电量，kWh；

�g

——统计期内厂用电量，kWh。

��

6.1.5综合热效率

�𝑠

综合热效率正平衡计算式为:

（）

−67

�g�+3600�g×10

−3

综合热效率反平衡计算式为:�0=7000�ℎ×��×10×100

（8）

�g�g�����

式中:�0=100×100×100+1−100100×100

——综合热效率，%；

热功当量值，根据，本标准取；

0——GB/T2589-20084.1868kJ/kcal

�统计期内耗用标准煤量，；

ℎ——t

�——标准煤热量，kcal/kg；

�

�——锅炉热效率，%；

7000

管道效率，；

�g——%

——供热比；

�g�

——汽轮机组发电热效率，%。

�

6.2高�背�压经济运行准则

6.2.1基本原则

6.2.1.1直接空冷火电机组高背压余热按照GB/T1028-2000规定，高背压余热属于气态载体余热资源。

6.2.1.2在供热初、末寒期时，系统供回水温度较低的情况下，高背压供热热负荷比例较高，承担基础热

负荷，不足热量由汽轮机中压缸抽汽梯级补充；在供热严寒期时，热网供、回水温度较高的情况下，高

背压供热所承担系统热负荷比例降低。

6.2.1.3深度调峰下降低了机组的供热能力及高背压供热系统的热负荷，可利用临机对热网回水进行预加

热，提高本机低负荷下高背压供热的出力。提高了深度调峰下热电的解耦能力。

6.2.1.4相比于抽汽供热改造，高背压供热改造提高了机组的供热能力，见附录A算例中A.1.4.1所示，

降低了机组相同供热负荷下的最小出力，提高了机组的调峰能力。见附录A算例中A.1.4.3和A.1.4.4

所示。

6.2.1.5特定供热负荷下，机组的最小出力由锅炉最小蒸发量和低压缸最小流量共同决定。如果锅炉最小

蒸发量下的低压缸入口流量大于低压缸最小流量，最小出力由锅炉最小蒸发量决定，反之则最小出力由

低压缸最小流量决定，见附录A算例中A.1.4.3所示。

6.2.2高背压经济运行比对方法

4

6.2.2.1供热经济性的对比及优化的基础性原则是供热方式变化前后全厂供热负荷及锅炉蒸发量维持不

变。

6.2.2.2正常情况下，高背压供热成本小于抽汽供热成本，应优先保证高背压供热满负荷出力，尽量避免

余热进入空冷系统。由于高背压供热设计背压的限制，对应固定热负荷及锅炉蒸发量条件下，存在实际

最佳高背压供热比，此供热比下高背压供热折算电量最大。见附录A算例中A.1.4.5所示。

6.2.2.3在相同热负荷情况下，回水温度越低，高背压供热系统热负荷越高，全厂经济性越高，反之，回

水越高，高背压热负荷越低，存在某一回水温度，高背压供热系统综合收益为零，即高背压供热折算电

量为零，见附录A算例中A.1.4.6所示。此运行条件下，由抽汽进行供热，高背压供热系统应退出运行。

6.2.2.4相同热负荷下，循环水量越大，热网回水温度越低，高背压供热系统热负荷越大，供热初期可采

用增大热网循环水流量方式，提高高背压供热占比。

6.2.2.5空冷机组常规高背压改造以30-35kPa为主，此改造下机组高背压余热可利用热量有限，极寒天

气下由于回水温度升高导致高背压供热占比降低，可采用50-70kPa高背压改造技术，提高高背压供热

占比，进一步增加高背压供热折算电量。

6.2.2.6供热系统热负荷实时计算，应分别计算机组实时总供热量、高背压供热系统承担热负荷和抽汽承

担热负荷，并在线计算显示高背压供热凝汽器实时运行端差及全厂综合热效率。

6.2.2.7机组热耗率收益、煤耗收益均以高背压供热折算电量作为基础，按照电量比例进行折算。

6.3高背压经济运行评价指标

高背压经济运行评价指标主要有高背压供热比、高背压供热折算电量和高背压供热折算煤耗三个指

标。

6.3.1高背压供热比

高背压供热比按下式计算：

（9）

��𝑠

式中：β=�𝑔×100%

——高背压供热比，%；

——机组供热量，kJ/h；

β

——高背压供热量，kJ/h。

�𝑔

6.3.2高背压供热折算电量

��𝑠

高背压供热折算电量按下式计算：

（）（10）

式中：��=��ℎ�−ℎ��=��ℎ�−ℎ��

——抽汽供热量，kJ/h；

——中排抽汽的流量，t/h；

��

——中压缸排汽焓，kJ/kg；

��

——热网凝汽器的疏水焓，kJ/kg；

ℎ�

——进入高背压凝汽器的乏汽量，t/h；

ℎ��

——高背压工况下低压缸的排汽焓，kJ/kg；

��

——高背压凝汽器的疏水焓，kJ/kg。

ℎ�

若循环水吸收相同的热量需要中压缸排汽量为：

ℎ��

����（11）

��

�

�=ℎ�−ℎ��5

同样热量下，中排抽汽量和热网凝汽器进汽量的质量比：

��（12）

��ℎ�−ℎ��

蒸汽在低压缸做功：��=��=ℎ�−ℎ��

（13）

���+

高背压替代抽汽供热导致的做工损失W-：

�+=��ℎ�−ℎ�3.6=����ℎ�−ℎ�/3.6

（14）

式中：

�−=(��1−��)(ℎ�−ℎ�1)/3.6

——中排供热方式下机组的排汽焓，kJ/kg；

——低压缸排汽量，t/h。

ℎ�1

（15）

��1

式中：

∆�=�+−�−

——高背压供热折算电量，kW。

6.3.3高背压供热折算煤耗

高背压∆�供热折算煤耗按下式计算：

b（16）

式中：∆�

∆b=�

——供热方式改变后，机组煤耗变化；

——高背压供热折算电量；

∆—b—同样供热方式改变前，机组平均供电煤耗；

∆P——机组供热方式改变前平均电负荷。

b

w

6

附录A（资料性附录）

A.1算例模型：

A.1.1机组规范

本算例以某300MW空冷机组为例，研究不同工况下，机组的供热能力及运行优化方式，基本参数

如附表A.1所示。

附表A.1机组规范

序号参数数值

1额定功率/MW300

2主汽压力/MPa17

3主汽温度/℃538

4额定工况主汽流量/(t/h)1067

5再热压力/MPa3.50

6再热温度/℃538

7额定再热蒸汽流量/(t/h)738

8中排压力/MPa0.8

9中排温度/℃300

10额定抽汽流量/(t/h)500

11排汽压力/kPa4.9

12低压缸最小流量（t/h）140

13高背压供热压力（kPa）35

14高背压凝汽器上端差℃2

15高背压凝汽器下端差℃4

A.1.2供热边界条件：

供热季共为120天，分严寒期和非严寒期。其中严寒期为40天，非严寒期为80天。严寒期供、回

水温度维持在100/45℃，非严寒期供热温度线性变化，即供、回水温度在60/35℃至100/45℃之间均匀

变化；为计算方便，取非严寒供热季平均供、回水温度80/40℃。热网水流量保持恒定，为5000t/h，设

计供热水侧压力1.3/0.5MPa，供热采用质调节为主，量调节为辅的方式。

机组抽凝高背压设计供热工况，供热量1200GJ/h，机组电负荷264.40MW，此工况为供热设计工况。

供暖季总供热负荷276万GJ，其中严寒期供热负荷为115万GJ，平均热负荷为1197GJ/h，高背压

供热热负荷625GJ/h；非严寒期供热负荷为161万GJ，平均热负荷为840GJ/h，高背压供热热负荷520GJ/h。

A.1.3计算结果

A.1.3.1最大供热能力：

抽凝高背压供热改造机组的供热能力为1830GJ/h，对应机组TMCR锅炉蒸发量、汽轮机最大抽汽

量及高背压余热全部利用。纯凝高背压供热改造机组最大供热能力1667GJ/h，对应机组高背压工况余

热全部利用。抽汽供热改造机组最大供热能力1502GJ/h，对应机组TMCR锅炉蒸发量及最大抽汽量。

A.1.3.2热功率调节幅度

抽凝高背压供热机组供热调节能力幅度0-1830GJ/h，纯凝高背压供热机组供热调节幅度0-1667GJ/h，

7

抽汽供热机组供热调节幅度0-1502GJ/h。

A.1.3.3最小技术出力

抽凝高背压供热机组最小电负荷如附表A.2所示。

附表A.2不同热负荷下机组最小技术出力

供热500GJ/h供热700GJ/h供热1000GJ/h供热1200GJ/h供热1500GJ/h

最小电负荷（MW）114.8112.1139.3168.5208.9

工况1、2属于非严寒期工况，参照按照锅炉最小蒸发量40%计算，机组高背压余热系统在非严寒

期热网循环水最大提取热量为625.20GJ/h，不足部分由抽汽梯级补充。工况3、4、5属于严寒期工况，

参照低压缸最小冷却流量（140t/h）计算。热网循环水全部吸收最小冷却流量下的低压缸排汽热量，不

足部分由抽汽梯级补充。

A.1.3.4调峰能力

抽凝高背压供热机组调峰能力如附表A.3所示。

附表A.3不同热负荷下机组调峰能力

供热500GJ/h供热700GJ/h供热1000GJ/h供热1200GJ/h供热1500GJ/h

最小技术出力（MW）114.8112.1139.3168.5208.9

最大技术出力（MW）286.3282.7270.5264.4247.1

调峰能力（MW）171.5170.6131.295.938.2

A.