基于能級匹配的供熱首站壓力分級研究
肖克

摘   要：簡要介紹某熱電廠供熱首站投入后的供熱參數及用戶情況，并結合熱用戶的情況，將四個高、中壓供熱聯箱并列運行方式，改為分級、分層次運行方式，優化供熱運行方式，達到能級匹配、節能降耗的目的。

關鍵詞：能級匹配；集中供熱 ；供熱首站； 壓力分級

 1 引言

目前在役的熱電聯產機組普遍存在供熱蒸汽參數高、?損失大、?效率低等問題，近年熱電機組對多種供熱模式進行改進，發揮了較大的節能減排效益。本文針對某熱電廠供熱現狀，從機組、熱源和熱用戶進行系統性的綜合分析，特別是針對調峰需求的機組進行優化，降低供熱過程中的?損，提高經濟效益。

 2 設備簡介

熱電廠一期裝設2臺300MW亞臨界燃煤火電機組，汽輪機均為哈爾濱汽輪機廠生產的亞臨界、單軸、雙缸雙排汽、八級回熱抽汽、中間再熱凝汽式汽輪機。一期工程在2009年進行過供熱改造，改造后一期兩臺機組每臺機高壓蒸汽對外供熱流量為165 t/h（參數為4.1MPa，420℃），兩臺機互為備用。同時，一期單臺機中壓蒸汽對外供熱流量為140t/h（參數為2.3MPa，350℃）。

熱電廠二期裝設2臺670MW超臨界燃煤火電機組，汽輪機均為哈爾濱汽輪機廠生產的超臨界、單軸、三缸四排汽、八級回熱抽汽、中間再熱凝汽式汽輪機。二期工程在2012年進行過供熱改造，改造后每臺機組供熱能力在300t/h以上。

2016年，為了提高供熱的安全性和可靠性，對二期機組進行了供熱改造，并建立供熱首站系統，將一期和二期供熱系統聯通起來，有效提高了供熱系統的靈活性和可靠性。

 3 問題描述

熱電廠所在的石化工業區現有熱用戶的工業類型有石化、氯堿、糧油、建材等，產業結構比較多樣化。熱負荷種類主要是生產工藝熱負荷，全年熱負荷比較穩定，隨季節變化而引起的熱負荷變化較小。要求的供熱介質為過熱蒸汽和飽和蒸汽，壓力等級較多，需求量多，總供熱量達450t/h以上。從實際運行中各熱負荷壓力數據可以看出，熱用戶蒸汽壓力要求跨度大，高壓用戶壓力要求2.3～4.1MPa，中壓用戶壓力要求1.1～2.5MPa，如不進行能級匹配，將造成較大的?損失。

表1 熱負荷壓力等級

 4 優化改造研究

4.1 研究目的

本次研究主要目的是降低機組的供電煤耗率，其中重點任務是通過對供熱首站高中壓聯箱進行壓力分級控制，以達到提高機組供熱能力和降低供熱壓力損耗。

4.2 優化改造方案

4.2.1高壓聯箱壓力分級控制

高壓用戶1和高壓用戶3共用一個首站高壓聯箱A，壓力控制3.6～3.8MPa，熱用戶流量150t/h；高壓用戶2單獨使用首站高壓聯箱B，壓力控制2.3～2.7MPa，熱用戶流量30t/h。

4.2.2中壓聯箱壓力分級控制

 中壓管線1和中壓管線2共用一個首站中壓聯箱A，壓力控制1.6～2.0MPa，熱用戶流量約130t/h；中壓管線3單獨使用首站中壓聯箱B，壓力控制2.1～2.5MPa，熱用戶流量35t/h。

4.2.3 機組供汽側運行方式

    按照機組運行方式提供相應的分級方案。從四臺機組運行、“兩大一小”機組運行和“兩小一大”機組運行，進行分別介紹。按一期機組負荷230MW以上，二期機組負荷500MW以上進行分析。

4.2.3.1 四臺機組運行

    #3、#4機供熱混溫聯箱供首站高壓聯箱A，#1、#2機一抽供熱供首站高壓聯箱B；

    #1、#2機熱再和#3機供熱混溫聯箱供首站中壓聯箱A，#4機供熱混溫聯箱供首站中壓聯箱B。

4.2.3.2 “兩大一小”機組運行

    #3、#4機供熱混溫聯箱供首站高壓聯箱A，一期機組高壓供熱供首站高壓聯箱B；

一期機組熱再和#3機供熱混溫聯箱供首站中壓聯箱A，#4機供熱混溫聯箱供首站中壓聯箱B。

4.2.3.3 “兩小一大”機組運行

    二期機組供熱混溫聯箱供首站高壓聯箱A，一期機組一抽供熱供首站高壓聯箱B；

    一期機組熱再和二期機組供熱混溫聯箱供首站中壓聯箱A，二期機組供熱混溫聯箱供首站中壓聯箱B。

4.2.4 增設二期機組一抽至供熱混溫聯箱管道

    二期機組負荷500MW，一抽壓力5.5MPa、溫度360℃，一抽壓力和溫度均達到供熱參數要求，可增設從二期機組一抽至首站高壓聯箱供汽管道。

 5 效益分析

5.1 經濟效益

因一期機組的中壓供熱能力受用戶壓力等級影響較大。通過分級，一期機組中壓僅需供給首站中壓聯箱A（聯箱壓力：1.6～2.0MPa），對比供給首站中壓聯箱B（聯箱壓力：2.1～2.5MPa），聯箱壓力差0.5MPa。

式中Q--流量，m3/S，

μ--流量系數，取值0.65，

A--面積，㎡，Φ 273.05*15.06，

P--壓差，單位Pa，

ρ--工質密度，g/m3，10.04g/m3。

經計算得出，聯箱壓力差0.5MPa，可提高中壓供熱能力4.3t/h。

高壓用戶通過分級，高壓用戶2可使用二期機組再熱蒸汽進行能級匹配供熱，高壓用戶2供熱流量為30t/h。

表2 經濟效益分析

5.2 安全效益

      改造后增設邏輯，兩個聯箱供熱參數異常時，連鎖開啟對應閥門，保證聯箱有效互為備用。

 6 結束語

供熱研究是熱電機組的效益增長核心課題之一，而工業供熱對蒸汽參數要求高且多種多樣。通過對大容量熱電聯產機組高參數供熱特點，研究與之匹配的供熱運行方式，進行高中壓聯箱壓力分級研究，在確保供熱安全穩定性的前提下，增加了機組的供熱能力，同時也取得較好的經濟效益。

隨著工業園區的發展、熱用戶的不斷增加，需開發的新的供熱汽源來保證用戶的需求，后續對熱電機組供熱運行研究仍然是一個不斷深化的過程，也是新的挑戰。

參考文獻

[1] 付懷仁，宋春節、叢春華.燃煤電廠供熱改造技術淺析[J].區域供熱,2019（02）.

[2] 春健.300MW純凝機組再熱蒸汽系統供熱改造方案研究[J].應用能源技術,2017（12）.