摘要：通常，許多燃?xì)鉄犭姍C(jī)組采用低壓缸空載供熱改造以保障冬季供熱。為分析在有限天然氣量、不同背壓下低壓缸空載的供熱性能，以某燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)直接空冷機(jī)組為例，通過計算不同背壓下低壓缸的最小進(jìn)汽量，確定空載供熱的安全調(diào)節(jié)范圍;并建立包含供熱量、低壓缸功量、冷源損失及輔助設(shè)備耗電量的能量系統(tǒng)㶲分析模型，評價低壓缸空載工況的供熱經(jīng)濟(jì)性。結(jié)果表明，降低背壓有利于增加燃?xì)鈾C(jī)組的最大供熱出力、低電負(fù)荷下的熱調(diào)峰能力及低壓缸能量系統(tǒng)的㶲效率。

　　關(guān)鍵詞:燃?xì)鉄犭姍C(jī)組;低壓缸空載;最小進(jìn)汽量;熱調(diào)峰;供熱經(jīng)濟(jì)性;㶲效率;直接空冷

　　0引言

　　冬季供暖是民生保障工程。近年來，隨著環(huán)保要求日益嚴(yán)苛，工業(yè)供熱鍋爐被逐步取締，熱電廠承擔(dān)了主要供熱任務(wù)。由于新能源電力的迅猛發(fā)展以及國家對“棄風(fēng)、棄光”的限制，使得熱電廠電負(fù)荷減小，限制了機(jī)組的供熱能力。這種熱電耦合現(xiàn)象給冬季供暖帶來了極大的困擾[1]。燃?xì)鉄犭姍C(jī)組憑借聯(lián)合循環(huán)效率高、污染排放低、電熱負(fù)荷響應(yīng)快等優(yōu)點，得到較快發(fā)展[2]。但同時，由于天然氣用量的爆發(fā)式增長，大范圍的“氣荒”問題頻繁發(fā)生[3]，也使燃?xì)鉄犭姀S尖峰供熱能力不足。所以，如何在有限天然氣供應(yīng)條件下最大程度地提升適應(yīng)性調(diào)峰供熱能力是燃?xì)鉄犭姍C(jī)組急需解決的技術(shù)難題。

　　燃?xì)庹撐姆独��?a href="http://www.sqsfyj.cn/hzwenxian/32831.html" target="_blank">城市燃?xì)獍踩�隱患分析與防范措施探究

　　綜合現(xiàn)有熱電廠供熱改造技術(shù)[4-6]，低壓缸零出力技術(shù)憑借改造成本低和供熱經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點[7]，擁有廣泛的工程應(yīng)用前景。低壓缸零出力改造技術(shù)采用完全密封的蝶閥切斷低壓缸原進(jìn)汽管道，新增旁路管道通入少量冷卻蒸汽以帶走低壓缸內(nèi)的鼓風(fēng)熱量，并防止末級葉片發(fā)生顫振[4-8]。但目前，對于最小冷卻蒸汽量的確定方法鮮有文獻(xiàn)提及。而且，關(guān)于供熱經(jīng)濟(jì)性的研究大多集中在以熱效率來評價供熱系統(tǒng)的能量利用程度，并未考慮能量品質(zhì)和輔助設(shè)備能耗等因素。本文以某燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)的直接空冷機(jī)組為例，分析低壓缸空載供熱性能，利用末級動葉出口相對容積流量確定出不同背壓下低壓缸的最小進(jìn)汽流量，并通過計算供熱安全區(qū)分析了低壓缸空載供熱的適應(yīng)性調(diào)峰能力。最后，采用㶲分析方法全面地評價了低壓缸空載供熱的運行經(jīng)濟(jì)性。

　　1機(jī)組概況

　　該機(jī)組為國內(nèi)首座燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)產(chǎn)直接空冷機(jī)組。該機(jī)組為2臺燃?xì)廨啓C(jī)、2臺余熱鍋爐配1臺蒸汽輪機(jī)，即“二拖一”模式，總裝機(jī)容量約為860MW。余熱鍋爐為三壓、再熱型式，設(shè)置有高、中、低壓主蒸汽及再熱蒸汽系統(tǒng)。蒸汽輪機(jī)為雙缸、一次中間再熱、抽凝式直接空冷汽輪機(jī)。冬季供熱期間，兩臺余熱鍋爐的低壓蒸汽與中壓缸排汽混合，一部分進(jìn)入低壓缸做功后流入空冷島，另一部分前往熱網(wǎng)加熱器加熱一次網(wǎng)回水。低壓缸空載供熱方案通過加大空冷島的抽真空能力，降低機(jī)組運行背壓以減小低壓缸進(jìn)汽量，最大化供熱蒸汽量，提升機(jī)組的最大供熱能力。

　　2低壓缸空載供熱

　　2.1小容積流量工況

　　低壓缸空載供熱時低壓缸處于小容積流量工況，級內(nèi)流動將發(fā)生很大的變化，出現(xiàn)脫流和渦流，甚至引發(fā)顫振。一般將動葉根部開始出現(xiàn)脫流的工況稱為小容積流量工況[9]。長時間處于小容積流量工況時葉片甚至機(jī)組的安全將受到以下嚴(yán)重威脅：(1)末級處于鼓風(fēng)工況，消耗機(jī)械功導(dǎo)致效率降低，并產(chǎn)生鼓風(fēng)熱量，可能引起低壓缸過熱甚至變形;(2)末級葉片動應(yīng)力增加，可能導(dǎo)致葉片顫振甚至斷裂。

　　2.2不同背壓下的最小進(jìn)汽流量

　　采用阻尼結(jié)構(gòu)的空冷機(jī)組末級葉片在設(shè)計時通常在

　　2.3熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組的熱調(diào)峰性能

　　當(dāng)電負(fù)荷受電網(wǎng)調(diào)控而降低時，機(jī)組應(yīng)具備較強(qiáng)的應(yīng)急熱調(diào)峰能力，且該應(yīng)急熱調(diào)峰能力與供熱安全區(qū)直接相關(guān)[15]。計算燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的供熱安全區(qū)，需要考慮燃?xì)廨啓C(jī)的最大燃?xì)饬俊⑷紵�器最小穩(wěn)燃?xì)饬浚�以及蒸汽輪機(jī)的低壓缸最小進(jìn)汽量。本機(jī)組的最大燃?xì)饬繛?0.95t/h，燃燒器穩(wěn)燃?xì)饬繛?6.38t/h。

　　3空載供熱工況下的運行經(jīng)濟(jì)性

　　空載供熱模式下，低壓缸進(jìn)汽流量降低，使冷源損失減少，運行經(jīng)濟(jì)性提高。但熱效率評價方法沒有考慮電、熱的品質(zhì)差別，而且降低背壓是以增加空冷風(fēng)機(jī)和真空泵能耗為代價。所以，本文采用㶲方法分析空載工況下供熱系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

　　4結(jié)論

　　(1)降低空冷機(jī)組運行背壓有利于低壓缸進(jìn)汽量減少，供熱蒸汽量增大，實現(xiàn)供熱能力的提升。在燃?xì)鉄犭姀S上應(yīng)用低壓缸空載供熱方案，可使機(jī)組的最大供熱出力增加約68MW。(2)低壓缸空載供熱可以有效提升燃?xì)鉄犭姍C(jī)組在低負(fù)荷下的應(yīng)急熱調(diào)峰能力。在相同電負(fù)荷下，供熱調(diào)節(jié)范圍約增加120.4MW。(3)低壓缸空載工況下，燃?xì)鈾C(jī)組的供熱系統(tǒng)㶲效率隨背壓和環(huán)境溫度的降低而升高，供熱經(jīng)濟(jì)性提高。

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　　作者：劉嘉樂，馬素霞，馬紅和，張立芳