供热机组最低供热电负荷实测技术

徐万兵，李阳海

（国网湖北省电力公司电力科学研究院，湖北 武汉 430077）

供热机组最低供热电负荷实测技术

徐万兵，李阳海

（国网湖北省电力公司电力科学研究院，湖北 武汉 430077）

针对供热机组的抽汽方式和供热形式各不相同，供热机组以热定电的运行方式影响着机组的经济性和电网的负荷调度的问题，给出了不同容量、不同形式供热机组供热运行中带电负荷的限制因素。以几个电厂的供热机组为例，给出了机组的最低供热电负荷实测方法，可为电厂运行和调度提供参考。

供热机组；热负荷；最低供热电负荷；供热抽汽量；电网调峰

截至2015年底，湖北省火电总装机容量2 575.52× 104kW，占全省总装机容量的40.17%，火电机组承担了大量的电网调峰任务。随着集中供热需求的增加以及国家节能减排压力的加大，越来越多的纯凝式机组改造成为热电联产机组，湖北省内热电联产机组的装机份额不断扩大。热电联产机组为保障对外供热，要求机组负荷不能过低，而调度为了满足电网调峰需要又经常要求机组深度调峰，这就不可避免地带来矛盾和冲突。尤其是单机300 MW以上容量供热机组，电网调度中心在最小供热开机方式安排、尖峰与低谷的运行方式安排都遇到困难，既使供热受到一定影响，又使电网调峰运行稳定性受到影响。

受抽汽量的限制，机组的电负荷必须控制在一定的范围之内[1]。本文以两台300 MW级机组为例，通过最低供热电负荷实测试验，得出机组在一定供热量下的最低供热电负荷，为电厂运行和调度提供参考。

1 供热机组形式

供热机组主要有背压式（B、C B型）和抽汽凝汽式（C、C C型）两种类型。

1.1 背压式供热机组

背压式汽轮机是将汽轮机的排汽供热用户使用的汽轮机。其排汽压力（背压）高于大气压力。背压式汽轮机排汽压力高，通流部分的级数少，结构简单，同时不需要庞大的凝汽器和冷却水系统，机组轻小，造价低。当它的排汽用于供热时，热能可得到充分利用。主要缺点是发电量取决于供热量，不能独立调节来同时满足热用户和电用户的需要。因此，背压式汽轮机多用于热负荷全年稳定的企业自备电厂或有稳定的基本热负荷的区域性热电厂。

1.2 抽汽凝汽式汽轮机

抽汽凝汽式汽轮机是从汽轮机中间抽出部分蒸汽，供热用户使用的凝汽式汽轮机。抽汽凝汽式汽轮机从汽轮机中间级抽出具有一定压力的蒸汽供给热用户，一般又分为单抽汽和双抽汽两种。其中双抽汽汽轮机可供给热用户两种不同压力的蒸汽。

这种机组的主要特点是当热用户所需的蒸汽负荷突然降低时，多余蒸汽可以经过汽轮机抽汽点以后的级继续膨胀发电。这种机组的优点是灵活性较大，能够在较大范围内同时满足热负荷和电负荷的需要。因此适用于负荷变化幅度较大，变化频繁的区域性热电厂中。但整机的热经济性低于背压机组，尤其在纯凝工况运行时，偏离设计工况最远，运行最不经济。

2 供热机组调峰的约束条件

根据汽轮机运行规程，结合电网调峰需求，尖峰负荷通常以额定功率为调峰依据，也允许机组在最大连续出力工况下运行；低谷负荷应保证工业供汽和采暖抽汽参数[2]。核定供热机组调峰负荷的边界条件主要考虑以下几个方面：

(1)在保证热负荷不变的情况下，尖峰负荷主要受限于锅炉最大连续出力[3]。

(2)在电网低谷时段，为了降低发电负荷，同时满足供热需求，需要降低高压调节门的开度限制汽轮机进汽量。为了保持供热不受影响，关小抽汽蝶阀，限制去低压缸的进汽量，要满足低压缸最小通流量要求，必然存在一定供热抽汽量下的最低供热电负荷。

(3)保证抽汽供热参数达到供热要求。随着电负荷的降低，抽汽压力和供水温度降低，最终不满足热网要求。要保证抽汽供热参数，必然存在一定供热抽汽量下的最低供热电负荷。

(4)供热机组在实际运行中，还存在许多限制因素，如从高压缸排汽管道抽汽的再热机组，在电负荷低、供热抽汽量大时，容易发生再热器壁温超温的情况；从中低压缸过桥管上抽汽的机组，在供热抽汽量大时，容易发生抽汽温度超温的现象[4]。

3 供热机组最低供热电负荷确定方法

供热机组现有的最低供热电负荷大都依赖于设备生产厂家所提供的技术资料。由于各电厂所用设备往往来自不同的生产厂家，机组的最低供热电负荷确定方法也各不相同，甚至差异很大[5]。目前各电厂一般通过限制机组供热期间所带最低供热电负荷来实现机组热、电负荷匹配的。设计时为了最大限度地保证供热需要，最低供热电负荷大都为机组额定负荷的60%～75%，往往不能满足电网的深度调峰要求。

由于生产厂家设计资料提供的供热流量与供热压力常常与实际不相符，造成实际机组的最低供热电负荷与设计值偏差较大。机组只有进行大量的抽汽量调整试验，才可获得精确的蒸汽流量与供热电负荷的关系，再利用该曲线确定机组最低供热电负荷。

4 典型供热机组最低供热电负荷实测试验

4.1 330 MW单抽凝汽式供热机组

以湖北省某厂单抽汽汽轮机为例，该汽轮机组为东方汽轮机厂制造的C330/280-16.7/1.0/537/537型工业抽汽凝汽式汽轮机，工业抽汽从汽轮机中压缸后部抽出，抽汽压力1.0 MPa，温度359℃，额定抽汽量220 t/h，最大抽汽量280 t/h。

该汽轮机额定工业抽汽工况下的技术规范为主汽压力16.67 MPa，主汽温度537℃，主汽流量1 029.3 t/h，工业抽汽压力0.98 MPa，工业抽汽流量220 t/h，发电机额定出力280.9 MW。最大供热工况为主汽压力16.67 MPa，主汽温度537℃，主汽流量1 060.0 t/h，工业抽汽压力0.98 MPa，工业抽汽流量280 t/h，发电机额定出力274.2 MW。

试验过程中，该汽轮机组的主要运行限制为：(1)抽汽压力不低于0.8 MPa；(2)中压缸排汽温度不能超过405℃；(3)低压缸排汽量不低于90 t/h。

该机组实际工业抽汽量约为180 t/h，试验表明，当机组电负荷降至195 MW，对应主汽流量700 t/h，四段抽汽压力达到低限值0.80 MPa，此时抽汽压力小于热网所需压力，不能满足热网要求。

4.2 350 MW双抽凝汽式供热机组

以湖北省某厂双抽汽汽轮机为例，该汽轮机组为超临界、一次中间再热、三缸双排汽、单轴、8级回热、抽汽凝汽式汽轮机，为上海电气集团股份有限公司生产。该汽轮机二级工业抽汽（1.3 MPa）采用旋转隔板来调节控制汽轮机的供热抽汽压力和流量，一级工业抽汽（4.0 MPa）从高温再热管道抽取，1.3 MPa和4.05 MPa工业抽汽管道上装设逆止阀、快速关断阀、调节阀（仅4.05 MPa工业抽汽管道）。

该汽轮机额定工业抽汽工况下的技术规范为主汽压力24.20 MPa，主汽温度566℃，主汽流量1 076.5 t/h，二级工业抽汽压力1.30 MPa，二级工业抽汽流量180 t/h，发电机额定出力321.2 MW。在最大双抽工况下的技术规范为主汽压力24.20 MPa，主汽温度566℃，主汽流量1 076.5 t/h，一级工业抽汽压力4.05 MPa，一级工业抽汽流量285 t/h，工业抽汽压力1.30 MPa，工业抽汽流量265 t/h，发电机额定出力184.2 MW。

4.2.1 最小供热量工况

二级工业抽汽流量90 t/h，一级工业抽汽为零，机组最小出力,在此工况下，汽轮机组的主要运行限制为：(1)旋转隔板投运后，二级工业抽汽温度不能超过450℃；(2)低压缸排汽量不低于100 t/h。

出现上述任何一项，均应提高进汽量或减少抽汽量。试验表明，二级工业抽汽温度主要受主汽流量影响，以该机组二级工业抽汽流量90 t/h工况为例，当主汽流量低于750 t/h后，二级工业抽汽温度超过报警值。对应该主汽流量下的机组供热电负荷为220 MW，远低于厂家要求的265 MW。

4.2.2 最大供热量工况

二级工业抽汽流量100 t/h，一级工业抽汽为45 t/h，机组最小出力,在此工况下，汽轮机组的主要运行限制为：(1)旋转隔板投运后，二级工业抽汽温度不能超过450℃；(2)低压缸排汽量不低于100 t/h；(3)高排温度不能超过425℃，报警值为400℃；(4)一级工业抽汽压力不低于3.60 MPa；(5)中调门最小开度20%。

出现上述任何一项，均应提高进汽量或减少抽汽量。试验表明，二级工业抽汽流量100 t/h，一级工业抽汽为45 t/h工况下，当机组电负荷低于210 MW后，二级工业抽汽温度超过报警值，远低于厂家要求的265 MW。因此，对凝汽式供热机组而言，在不同供热条件下的最低供热电负荷为195～240 MW。

如表1所示，由上述试验得到了几台不同容量、不同形式供热机组最低电负荷的限制因素。

表1 典型供热机组最低电负荷试验数据Tab.1 Minimal load test data of typical heat supply unit

5 结语

通过供热机组最低供热电负荷实测技术，在保证供热机组安全运行的基础上，为电网调度确定供热机组最低电负荷提供了依据。建议由调度部门组织技术力量对网内所有供热机组进行最低供热电负荷试验，以使调度公平、科学。由于供热机组最低供热电负荷会随着供热流量下降而变化，因此应把供热量作为电网调度的依据之一，但电网调度部门缺乏对热负荷信号的监控，建议电网调度部门采集各热电厂的热负荷信号，以利于供热机组电负荷的实时调度。

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Experimental Study on Minimal Load of Heat Supply Unit

XU Wanbing，LI Yanghai
(State Grid Hubei Electric Power Research Institute,Wuhan Hubei 430077,China)

Pumping mode and heating mode are various for heat supply unit,operational mode of heat supply unit can deeply affect its efficiency and peak regulation of power network as power load of heat supply unit depends on its heat load.According to minimal load test limiting factors of operation at power load are obtained for heat supply unit with different capacity and types.The min⁃imal load of the unit is given by minimal load test in several heat supply units,which provides ref⁃erences for the operation of the power plant and peak regulation.

heat supply unit；heat load；minimum power load；extraction steam amount；peak regulation

TK269.2

A

1006-3986(2016)07-0022-03

10.19308/j.hep.2016.07.005

2016-06-08

徐万兵（1986），男，湖北武汉人，工程师。