供热优化分析

1、供热机组的热经济性分析于江 王俊伟（大唐太原第二热电厂，山西 太原 030041）摘要：依据现役的200MW和300MW汽轮机热力性能计算说明书进行了较详细的热力计算，在计算结果整理后对200MW和300MW汽轮机供热运行的供电煤耗变化进行了分析。拥有多等级容量热电机组的热电厂，不同容量的机组在供热时的供电煤耗差别很大，利用计算结果优化发电、供热的调度可以降低全厂的燃料消耗，降低供电煤耗。关键词：主汽流量 工业抽汽 采暖抽汽 煤耗一、现役机组概况我厂是“一五”期间建设的供热电厂，1958年建厂，25MW、50MW的供热机组已关停，现总装机1200MW，包括3台200MW空冷、抽汽凝汽式汽轮机、

2、2台300MW直接空冷、抽汽凝汽式汽轮机，全部为供热机组，提供压力等级为0.81.3MPa工业抽汽及0.25、0.40MPa采暖抽汽。工业抽汽流量为：550t/h，从高压缸排汽经减压器获得；200MW机组抽汽量为3350t/h，300MW机组抽汽量为2500t/h，均从中压缸排汽获得，总供热能力为5034 GJ/h。承担周边三家兵工企业的工业抽汽及太原市北城市区近1300万的冬季采暖用汽。工业抽汽全年连续供应，采暖抽汽只在每年10月至次年3月供应。5台汽轮机均可以提供0.81.3MPa的工业抽汽（高压缸排汽经减压调节阀送出，200MW、300MW汽轮机的高压缸排汽压力额定值分别是2.46、3.

3、69MPa）、采暖抽汽（中压缸排汽至热网加热器加热循环水），如何合理进行供热调度，在满足热用户需求的前提下，达到降低供电煤耗的目的，就成为我厂面临的研究课题。二、供热分析的指标选择在现代企业中，“客户第一”、“向客户提供一流的服务”是普遍遵守的信条。落实到具体的热电厂，向电网提供优质、安全可靠的电能和向周边热用户提供符合用户要求的（主要指压力、温度、流量）、稳定可靠的工业用汽和采暖循环水，是企业进行生产调度和管理的第一要务。由于热电汽轮机提供工业抽汽量和采暖抽汽量时主汽流量与功率的对应关系极其复杂，因而分析主汽流量和供电煤耗的关系可以使分析得到简化。在实际的生产过程中，工业抽汽量、采暖抽汽量的

4、调整较机组负荷的调整频率低得多，因此首先分析某一工业抽汽量或某一采暖抽汽量主汽流量与机组的供电煤耗的关系，再分析另一工业抽汽量或采暖抽汽量时机组的经济性，这样就可以得出供电煤耗与主汽流量一系列的关系曲线，便于我们分析其中的规律。三、采暖工况的总结分析1、主汽流量、热电比与300MW机组供电耗率的关系下面是300MW机组采暖抽汽流量为400、300、200、100t/h时主汽流量为100%、75%、50%、40%额定流量时的汽轮机热电比和供电煤耗的关系。计算汇总表1（采暖抽汽400t/h）序号主汽流量热电比供电煤耗t/hGj/MW*hg/kW×h1951.9414.31255.2269

5、3.126.13204.3计算汇总表2（采暖抽汽300t/h）序号主汽流量热电比供电煤耗t/hGj/MW*hg/kW×h1951.9413.08283.42693.124.30250.93462.2197.07204.1计算汇总表3（采暖抽汽200t/h）序号主汽流量热电比供电煤耗t/hGj/MW*hg/kW×h1951.9411.95307.22693.122.67289.93462.2194.23239.8计算汇总表4（采暖抽汽100t/h）序号主汽流量热电比供电煤耗t/hGj/MW*hg/kW×h1951.9410.92326.92693.121.24322

6、.03462.2191.91321.84377.7352.40314.3由于上海汽轮机厂要求供热时低压缸的最小流量不得低于121t/h，因此采暖抽汽流量越高，要求主汽流量选取的计算工况相应越少。为便于分析，将表14内的主汽流量和供电煤耗的关系整理成曲线簇，见下面图1和图2：图1主汽流量和供电煤耗关系曲线t/hg/kWh可以看出1）主汽流量低于720800t/h供电煤耗可以大幅下降；2）采暖抽汽量超过200t/h供电煤耗大幅下降。图2热电比和供电煤耗关系曲线Gj/MWhg/kWh可以看出热电比越高，供电煤耗越低。2、200MW机组与300MW机组供电煤耗的对比分析计算汇总表5 300MW机组供电

7、煤耗（采暖抽汽400t/h）序号主汽流量采暖抽汽压力热电比纯凝工况下的供电煤耗采暖抽汽时的供电煤耗较纯凝工况供电煤耗下降值t/hMPaGj/MW*hg/kW×hg/kW×hg/kW×h1951.9410.404.31342.7 255.287.5 2693.120.406.13348.0 204.3143.7 计算汇总表6 300MW机组供电煤耗（采暖抽汽300t/h）序号主汽流量采暖抽汽压力热电比纯凝工况下的供电煤耗采暖抽汽时的供电煤耗较纯凝工况供电煤耗下降值t/hMPaGj/MW*hg/kW×hg/kW×hg/kW×h1951.9

8、410.403.08342.7 283.459.3 2693.120.404.3348.0 250.997.1 3462.2190.407.07363.9 204.1159.8 计算汇总表7 300MW机组供电煤耗（采暖抽汽200t/h）序号主汽流量采暖抽汽压力热电比纯凝工况下的供电煤耗采暖抽汽时的供电煤耗较纯凝工况供电煤耗下降值t/hMPaGj/MW*hg/kW×hg/kW×hg/kW×h1951.9410.401.95342.7 307.235.5 2693.120.402.67348.0 289.958.1 3462.2190.404.23363.9 239

9、.8124.1 计算汇总表8 300MW机组供电煤耗（采暖抽汽100t/h）序号主汽流量采暖抽汽压力热电比纯凝工况下的供电煤耗采暖抽汽时的供电煤耗较纯凝工况供电煤耗下降值t/hMPaGj/MW*hg/kW×hg/kW×hg/kW×h1951.9410.400.92342.7 326.915.8 2693.120.401.24348.0 32226.0 3462.2190.401.91363.9 321.842.1 4377.7350.402.4374.3 314.360.0 表58内的主汽流量和煤耗的关系整理成曲线簇，见下面图3和图4：图3 300MW机组主汽流量

10、和供电煤耗下降值的关系曲线t/hg/kWh可以看出1）主汽流量低于720800t/h供电煤耗降幅明显增大，高于720800t/h降幅明显；2）采暖抽汽量超过200t/h供电煤耗大幅下降。图4 300MW机组热电比和供电煤耗下降值的关系曲线g/kWhGj/MWh可以看出热电比越大，供电煤耗下降越多。下面再分析额定流量时200MW机组和300MW机组的供电煤耗并进行对比分析。计算汇总表9 200MW机组供电煤耗(额定纯凝工况供电煤耗346.30 g/kW×h)序号主汽流量采暖抽汽压力采暖抽汽流量供电煤耗较纯凝工况供电煤耗下降值t/hMPat/hg/kW×hg/kW×h

11、16100.254270311.40 34.9 26100.2542140294.04 52.3 36100.2542210274.20 72.1 46100.2542280251.29 95.0 56100.2542350224.55 121.7 计算汇总表10 300MW机组供电煤耗（额定纯凝工况供电煤耗342.70 g/kW×h）序号主汽流量采暖抽汽压力采暖抽汽流量供电煤耗较纯凝工况供电煤耗下降值t/hMPat/hg/kW×hg/kW×h1951.90.40100326.915.8 2951.90.40200307.235.5 3951.90.4030028

12、3.459.34951.90.40400255.287.5 5951.90.40500222.5120.2将表910内的采暖抽汽流量和煤耗整理成曲线簇，见下面图5和图6：图5额定主汽流量和供电煤耗的关系曲线（200MW机组和300MW机组对比）g/kWh注：横坐标是采暖抽汽流量与额定采暖抽汽流量的比值。可以看出在额定主汽流量下，接带额定采暖抽汽流量后，200MW机组的供电煤耗比300MW机组供电煤耗略高；如保持额定主汽流量，降低采暖抽汽流量，200MW机组的供电煤耗将低于300MW机组，采暖抽汽流量越低，200MW机组的供电煤耗与300MW机组相比优势就越明显。图6 额定主汽流量和供电煤耗下降

13、值的关系曲线（200MW机组和300MW机组对比）g/kWh注：横坐标是采暖抽汽流量与额定采暖抽汽流量的比值。与图5类似，在额定主汽流量下，采暖抽汽流量越大，300MW机组与200MW机组的供电煤耗越接近。因此生产调度应遵循：第一，优先使200MW机组接带采暖抽汽这样更为经济，第二，300MW机组接带采暖抽汽后，采暖抽汽流量至少应达到200300t/h（额定采暖抽汽流量的0.40.6倍），才能使300MW机组的供电煤耗的降幅较接近200MW机组供电煤耗的降幅。四、工业抽汽工况的总结分析1、主汽流量、热电比与300MW机组供电煤耗的关系下面是工业抽汽流量分别为10、20、30、40、50t/h时

14、主汽流量为100%、75%、50%、40%额定流量时的热电比和供电煤耗。计算汇总表11（工业抽汽10t/h）序号主汽流量热电比供电煤耗t/hGj/MW*hg/kW×h1951.9410.102340.72693.120.134344.03462.2190.202357.54377.7350.253366.4计算汇总表12（工业抽汽20t/h）序号主汽流量热电比供电煤耗t/hGj/MW*hg/kW×h1951.9410.205337.42693.120.269339.63462.2190.408350.94377.7350.512358.3计算汇总表13（工业抽汽30t/h）

15、序号主汽流量热电比供电煤耗t/hGj/MW*hg/kW×h1951.9410.309334.02693.120.406335.23462.2190.618344.24377.7350.777350.1计算汇总表14（工业抽汽40t/h）序号主汽流量热电比供电煤耗t/hGj/MW*hg/kW×h1951.9410.415330.62693.120.545330.73462.2190.832337.44377.7351.048341.6计算汇总表15（工业抽汽50t/h）序号主汽流量热电比供电煤耗t/hGj/MW*hg/kW×h1951.9410.521327.126

16、93.120.686326.13462.2191.050330.44377.7351.326333.0为便于分析，将表1115内的主汽流量和热耗率整理成曲线簇，见图7、图8：图7主汽流量和供电煤耗关系曲线g/kWht/h从图7可以看出主汽流量达到720790t/h供电煤耗趋于稳定，工业抽汽流量4050t/h时主汽流量达到790t/h以上供电煤耗反而缓慢上升。图8热电比和供电煤耗关系曲线g/kWhGj/MWh从图8可以看出热电比与供电煤耗基本呈正相关，即热电比越高供电煤耗越高，工业抽汽流量4050t/h时有一个最佳热电比，这与图7是一致的。即，工业抽汽流量4050t/h时，主汽流量达到72079

17、0t/h供电煤耗最低。2、带工业抽汽时200MW机组与300MW机组供电煤耗的对比分析计算汇总表16 300MW机组供电煤耗（工业抽汽40t/h）序号主汽流量高压缸排汽压力纯凝工况下的供电煤耗工业抽汽工况下的供电煤耗较纯凝工况供电煤耗下降值t/hMPag/kW×hg/kW×hg/kW×h1951.9413.69342.7330.612.1 2693.122.75348.0330.717.3 3462.2191.89363.9337.426.5 4377.7351.54374.3341.632.7 计算汇总表17 300MW机组供电煤耗（工业抽汽50t/h）序号主汽

18、流量高压缸排汽压力纯凝工况下的供电煤耗工业抽汽工况下的供电煤耗较纯凝工况供电煤耗下降值t/hMPag/kW×hg/kW×hg/kW×h1951.9413.69342.7327.115.6 2693.122.75348.0326.121.9 3462.2191.89363.9330.433.5 4377.7351.54374.333341.3 图9 300MW机组主汽流量和供电煤耗关系曲线（工业抽汽40、50t/h和纯凝工况）g/kWht/h可以看出300MW机组在工业抽汽流量4050t/h时主汽流量达到790t/h以上供电煤耗缓慢上升，如200MW机组不能向用户提

19、供足够的工业抽汽，则300MW机组宜接带1030t/h工业抽汽。计算汇总表18 200MW机组供电煤耗（工业抽汽40t/h）序号主汽流量高压缸排汽压力纯凝工况下的供电煤耗工业抽汽工况下的供电煤耗较纯凝工况供电煤耗下降值t/hMPag/kW×hg/kW×hg/kW×h16102.42346.3328.3217.982528.1350.7329.7720.933468.3354.8330.5024.284411.2360.5332.0628.41计算汇总表19 200MW机组供电煤耗（工业抽汽50t/h）序号主汽流量高压缸排汽压力纯凝工况下的供电煤耗工业抽汽工况下的供

20、电煤耗较纯凝工况供电煤耗下降值t/hMPag/kW×hg/kW×hg/kW×h1951.9412.42346.3323.65 22.65 2693.12350.7323.93 26.77 3462.219354.8323.77 31.01 4377.735360.5324.21 36.26 图10 200MW机组主汽流量和供电煤耗关系曲线（工业抽汽40、50t/h和纯凝工况）g/kWht/h可以看出200MW机组在工业抽汽流量4050t/h时供电煤耗是一条比较平缓的曲线，而300MW机组在工业抽汽流量4050t/h时主汽流量达到790t/h以上供电煤耗反而缓慢上升

21、； 因此优先使200MW机组接带工业抽汽更为经济，为进一步分析，将300MW机组与200MW机组的主汽流量和供电煤耗下降值的关系曲线列入图11、图12进一步分析。图11 300MW机组主汽流量和供电煤耗下降值的关系曲线（工业抽汽40、50t/h）g/kWht/h图12 200MW机组主汽流量和供电煤耗下降值的关系曲线（工业抽汽40、50t/h）g/kWht/h从图11、图12可以看出，在接近额定主汽流量时，200MW机组在工业抽汽流量50t/h时供电煤耗下降22.65g/kW×h，而300MW机组供电煤耗下降15.6g/kW×h； 因此优先使200MW机组接带工业抽汽更为经济。五、结论1、 优先使200MW机组接带采暖抽汽这样更为经济；2、 300MW