300MW供热机组热网加热器运行方式优化研究

付怀仁 李岩 杨文涵 史建军 张敏 孙相伟

摘 要：本文对300MW供热机组热网加热器运行方式进行优化研究，提出了调节热网加热器循环水流量的运行方式，并进行了新方式下的热经济性分析计算。结果表明，调节热网加热器循环水流量的运行方式比调节供汽压力方式的热经济性有所提高。

关键词：热网加热器;运行方式;优化;热经济性

Abstract：In this paper，the operation mode of heating network heater of 300MW heating unit is optimized.The operation mode of regulating the circulating water flow of heating network heater is proposed，and the thermal economy analysis and calculation under the new mode are carried out.The results show that the thermal economy of the operation mode of adjusting the circulating water flow of the heating network heater is better than that of adjusting the steam supply pressure.

Keywords：heating network heater;operation mode;optimization;thermal economy

1 绪论

近几年，为增强我国电力系统灵活性，破解新能源消纳难题，推进绿色发展，国家发展改革委等部门提出“实施火电灵活性提升工程”，优先提升30万千瓦级煤电机组的深度调峰能力。为满足要求，本文所研究的300MW供热机组在2019年进行了低压缸零出力改造，提高了机组深度调峰能力。

本机组热网系统目前的运行方式为调节供汽压力方式，即保持热网加热器循环水流量不变，通过改变供热抽汽压力和流量来保证热网加热器出口供热水温。本文提出了一种新的热网加热器运行方式，即调节热网加热器循环水流量方式。并对这种运行方式下的电厂热经济性进行计算分析，从而对比这两种运行方式下电厂的热经济性高低，确定热网加热器最有利的运行方式。

2 机组及热网系统现状

本机组汽轮机是由哈尔滨汽轮机厂生产的亚临界、一次中间再热、单轴、两缸两排汽、双抽、凝汽式汽轮机，型号为CC250/N300-16.67/537/537。该型机组设有八段回热抽汽，依次供给三台高压加热器、一台除氧器、四台低压加热器。

热网系统是利用汽轮机的可调节抽汽（五段抽汽）作为热网循环供热系统的正常加热汽源。热网系统的主要设备包括热网补水除氧器，热网补水泵，热网循环水泵，热网加热器，热网疏水罐，热网疏水泵等设备。

本机组热网系统设3台热网循环水泵，根据热网系统的热用户负荷调整运行泵的台数。热网循环水泵作用是将采暖供热回水升压后经过热网加热器升温，而后进入采暖供热系统（热用户）。热网循环水流量平均9000t/h，供回水温度最高96℃～56℃，供回水温度平均86℃～46℃。

目前，本机组热网系统的运行方式是调节供汽压力方式，如图1所示。即在运行时通过改变调节阀门的开度改变抽汽压力和流量，来保证热网加热器出口供热水温。

3 调节热网加热器循环水流量的新运行方式

本文提出了一种新的热网加热器运行方式，即调节热网加热器循环水流量方式，如图2所示。

新运行方式的特点：

（1）需要增加热网加热器旁路管道系统，通过旁路管道上的调节阀门来改变通过加热器的循环水流量，剩余的水量经旁路管道流过。经过热网加热器的循环水吸热升温后再与旁路水混合，然后一起向热用户供热;

（2）运行时供给热用户的总水流量不变，有利于保持二次热网的水力特性稳定;

（3）改造工作量小，改造成本低，可行性强。

4 热经济性分析计算及结果分析

本文采用的基本热经济分析方法是传统的常规计算方法，即热量法，采用定流量计算方式，并对两种运行方式进行了热力系统变工况计算。

热力系统变工况计算是在热力系统结构进行了某种局部改动或系统运行条件发生了变化时进行的计算，用来确定汽轮机在新条件下各抽汽口和排汽端的蒸汽参数，以及回热给水系统的各参数及流量，其实质是确定汽轮机的新的汽态膨胀过程线和系统参数。通过热力系统变工况计算最终可以得到机组在新条件下的各项热经济性指标。

本次计算选择了机组的三个典型工况，机组的初参数如表1所示。

本文针对机组三个典型工况进行热力系统热经济性变工况计算后，得到了机组的电功率、发电热耗率、发电热效率以及热网加热器循环水流量等指标的变化情况，具体计算结果如后续图表所示：

由上述表2、圖3和图4电功率变化情况可以发现，在新的运行方式下，每一个工况的电功率值都有所增加，即在满足同样供热需求的同时，机组可以发出更多的电能。并且在机组负荷越低时电功率增加量越多，这在机组深度调峰的背景下是非常有利的。

由上述表3、图5和图6发电热耗率变化情况可以发现，在新的运行方式下，每一个工况的发电热耗率值都有所降低，并且机组负荷越低时热耗率降低越多。

由上述表4发电热效率变化情况可以发现，新的运行方式下，在每种工况时发电热效率都有所增加，不同工况时发电热效率增加值基本相同。

由上述表5热网加热器进水流量变化可以发现，新的运行方式下，在每种工况时进热网加热器的循环水流量都有所降低，负荷越低时流量越少。

5 结论

热经济性分析计算结果表明，本文所提出的调节热网加热器循环水流量的新运行方式能够使热电厂热经济性有所提高。同时，新的运行方式能保证供给热用户的总水流量不变，有利于保持二次热网的水力特性稳定，而且新的方式只需要很少改造工作量即可实现，改造成本低，可行性强。这在火电机组深度调峰背景下是非常有利的，可为电厂创造更多的经济效益。在新的运行方式下：（1）进入热网加热器的循环水流量有所降低;（2）发电热效率有所提高，不同工况时提高幅度基本相同;（3）电功率有所提高，在机组负荷越低时提高越多;（4）发电热耗率降低，在机组负荷越低时降低越多。

参考文献：

[1]姜鑫，潘宏刚.集中供热运行调节方式研究综述[J].沈阳工程学院学报（自然科学版），2021，02：24-29.

[2]陈海平.火电厂热力系统节能理论发展综述[J].节能，2011，07：33-36.

[3]张晓晖.火电厂热力系统分析计算研究.[J].动力工程，2004，24：703-706.

[4]蔡金柱.320MW机组热网改造节能分析[J].河南电力技术，2016，01：4-6.

[5]刘岩.石化热电厂居民集中供热热网优化运行及节能技术研究[J].环保与节能，2019，40-41.

[6]王庆丰.供热系统集中质量调节对系统影响分析[J].区域供热，2016，05：5-9.

作者简介：付怀仁（1976— ），男，汉族，辽宁葫芦岛人，本科，高级工程师，研究方向：火电厂集控运行。