不同抽汽参数下的供热机组节能分析

摘 要：热电联产机组选址的不同会导致热电厂抽汽端参数变化。本文通过计算两种不同抽汽参数下某热电厂的热经济性指标差异，比较了其对供热机组热经济性的影响。

关键词：热电联产；节能分析；工业供热

中图分类号：TK269 文献标识码：A

热电联产相比较传统的热电分产，综合效率可由50%提高到约80%，因此热电联产经济性更好，更符合当前国家节能减排的方针政策。热电联产项目前期选址论证时，一般会有2～3个备选的拟建厂址方案。而热电厂选址导致供热距离发生变化，将引起热电厂抽汽参数相应变化，因此需要在可行性研究阶段就要考虑抽汽参数与机组的匹配情况，以使机组在投产运行后达到较佳的经济运行工况。

1 项目介绍

根据《热电联产项目可行性研究技术规定》的要求，区域热电厂的蒸汽管网的供热半径一般以≤3km～5km为宜。以广东某热电联产项目为例，根据当地的集中供热规划，该项目将满足当地热负荷需求，拟承担的热负荷在考虑同时系数之后，热电厂热力站出口的蒸汽参数见表1。

工程拟建设2台350MW超临界燃煤供热机组，主机选用国产设备。锅炉型式为超临界一次中间再热直流煤粉炉。汽轮机型式为超临界三缸两排汽中间再热抽凝式汽轮机，过热蒸汽蒸发量1150t/h，过热蒸汽压力24.2MPa，过热蒸汽温度566℃，机组回热系统采用八级非调整抽汽。工业供热蒸汽由中压缸某一级调整抽汽供应，因此单台机组平均热负荷为DS=270t/h。

2 系统分析

该项目在初可研报告中拟定了2个选址方案，距离热负荷中心分别约8km和15km。如果按照常规的供热管网设计，管道压降约0.06MPa/km～0.1MPa/km，温降约15℃/km～20℃/km，经济性较差，因此推荐采用“长输热网专利技术”，可以将输送蒸汽的散热损失与压力损失分别降低到 5℃/km～7℃/km，0.02MPa/km～0.03MPa/km。本次计算取压降0.025MPa/km，温降6℃/km。供热首站布置在汽机房内，根据其蒸汽参数1.35MPa，300℃，同时结合7km供热管道的总压降约0.175MPa、总温降约42℃，因此8km供热管网选址方案的供汽参数选择为1.35MPa，300℃，抽汽压力1.35MPa。而15km长供热方案的管道压降、温降势必更大，因此其供热首站的蒸汽参数应在8km供热管网方案的基础上另外加上7km的压降、温降，其参数可选择为1.6MPa，342℃。

根据汽轮机厂提供的机组热平衡图，抽汽压力1.35MPa和1.6MPa对应的抽汽温度分别为404.7℃、427℃，焓值分别为3268.8 kJ/kg、3313.4 kJ/kg，将不同供热距离下供汽参数按焓值折减到抽汽参数后，相应得到不同供热距离方案下的汽轮机供热抽汽流量见表2。

3 指标计算

由表2可以看出，8km和15km供热管网方案下，汽轮机供热抽汽量略有差别（约1.4%）。根据机组的热平衡图资料，机组在供热距离方案1251.3t/h抽汽量时的热耗、功率值分别为q1=6838.3kJ/kWh、N1=297253kW，按热电联产经济指标计算得到机组的发电标准煤耗率：

（1）

可得到供热距离方案1下的机组发电标准煤耗率bd1=252.4g/kWh。式（1）中：q1为汽轮发电机组的发电热耗率（kJ/kWh），ηgI为锅炉效率（本工程计算取锅炉保证效率93.5%），ηgd为管道效率（一般取0.99），本计算中拟以额定工况发电标准煤耗率代替年均发电标准煤耗率。

根据机组在两种不同供热距离方案下的抽汽参数和抽汽量的不同，焓值差Vh=44.6kJ/kg，可以测算出两种方案下的做功差为VN=Vh×Dc=3131kW。由于两种供汽方案下的锅炉吸热量Q可认为没有变化，因此根据毛热耗率的简洁计算公式q1×N1=q2×N2，得到

根据发电标准煤耗率公式（1）计算得到供热距离方案2时的发电标准煤耗率bd2=255.1g/kWh。两种不同供热距离方案下发电标煤耗率差异Vbd=2.7g/kWh，发电标煤耗率变化百分比约1.06%，由此可以看出不同的供热距离，对于供热机组的热经济性影响还是比较大的。

根据年均供电标准煤耗率计算公式：

（2）

式（2）中ξd为发电厂用电率，本工程计算取为5%，可得供热距离方案1、2下的机组年平均供电标准煤耗率分别为bgp1=265.7 g/kWh 、bgp2=268.5 g/kWh。

根据年标准煤耗量计算公式：

Ba=（bd×（Pa-ξr×Qa）+brp×Qa）

（3）

式（3）中Pa、ξr、Qa、brp分别为机组年发电量、供热厂用电率、年供热量和年均供热标煤耗率，其数值都可以按照文献[2]中相应的公式计算得到，本文计算暂定发电设备年利用小时数为5500h，年额定供热小时数为7200h，发电厂用电率为5%。

将计算结果代入式（3），得到供热距离方案1、2下机组的年标准煤耗量分别为70.4万吨和71.5万吨，按目前标煤单价800元/吨计算，一年的标煤耗量费用差价就达880万元。

结语

热电联产项目选址是一项复杂的系统工程活动，本文即从不同供热距离影响抽汽参数，进而对热电联产机组热经济性产生影响的角度，依据某一具体工程，进行的定性分析和量化计算，通过计算得到了两种不同供热距离方案下标准煤年耗量的差异，以此作为机组的年运行成本增加值，可供有关人员在热电联产项目初期选址时考虑，以便于做出更科学的决策。

参考文献

[1]李凤琳.热电联产正迎发展机遇期[N].中国能源报，2015-05-25.

[2]国家经贸委，国家发展计划委，建设部.热电联产项目可行性研究技术规定[S].2001.