朱贵森
乌海职业技术学院电力工程系 内蒙古乌海市 016000
摘要：由于资源紧缺，节能成为企业的重要任务之一。热电联产供热是一种利用热电联产机组将电与热生产相结合的供热方式，作为一种公认的节能环保技术，它在中国发展迅速。目前，中国的热电联产规模已经位居世界第二位。本文对热电联产机组供热改造技术进行分析，以供参考。
关键词：热电联产机组；供热改造；研究
引言
热电联产是电厂在生产电产品的同时，利用在蒸汽轮机中做完功的蒸汽为用户提供热产品的工艺过程。相较于单独生产电或热的方式，热电联产对一次能源的消耗量更少，排放的温室气体更少，运行方式也更加灵活。电厂恰当的运行方式能降低企业的发电成本，从而提高整体利润。因此热电联产机组在参与深度调峰时具有更大的优势。
1概述
对于“以热定电”热电联产企业的运行，经过理论推导得出了热电厂热、电负荷分配的数学模型，将热电厂运行中复杂的热电负荷分配过程简化为相对独立的热负荷分配和电负荷分配，并给出了具体分配方法和应用实例；针对地方热电厂供热量和热电联产机组“以热定电”原则下发电量难以准确确定的问题，提出了一种基于改进神经网络和能量守恒法的热电联产机组发电量计算方法；针对热电联产企业运营成本的影响因素及管理策略进行研究，提出运营成本的管理策略；对不同容量热电联产机组热经济性的影响进行研究，对不同容量热电联产机组在相同供热工况下热经济性进行分析。但少有学者研究热电联产企业在满足电力负荷的前提下，经济调度热负荷的问题。通过开展热电联产集中供热系统经济运行技术的研究，制定热电联产供热系统经济分析模型，建立经济分析模版，并通过试验验证，规范了企业供热经济分析，为企业的经营管理决策提供充分的依据，提高热电联产企业的经济效益，为“以热定电”运行的顺利实施提供了充分的条件。
2 330MW亚临界热电联产机组冷端优化
随着国家供给侧改革、小煤炭企业关停，煤炭成本不断上升，加之电力市场改革，发电行业竞争日益激烈。如何降低发电成本提高机组效率成为电厂在新一轮的竞争中生存的关键。在燃煤发电机组各系统的能量损失中，汽轮机排汽热损失最大约占55%，因此减少排汽损失对降低机组煤耗具有重要意义。现有文献关于纯凝机组冷端优化报道较多，而针对热电联供机组冷端优化报道较少。对于热电联产机组，运行过程中供热流量随着用户的需求而变化与电负荷关联性较小。由于低压缸排汽量不仅与机组电负荷有关而且与供热量多少有关，因而传统依赖电负荷和真空度进行调节的冷端优化模型不能适应当前供热机组，迫切需要寻找一种适合热电联产机组最佳真空度计算方法，为运行人员提供实时在线指导，降低操作强度。
3数学模型
凝汽器是建立真空冷却排汽的重要设备，循环水经凝汽器管束将低压缸排汽冷凝器成凝结水，不凝结气体通过真空泵排向大气。从工作原理上讲，凝汽器可看作一种汽液两相流换热器。由于汽轮机转速在3000r/min附近变动，低压缸排汽参数与低压缸进汽参数、进汽量以及排汽背压有关。由于实际运行中供热机组电负荷常在60%～100%变动，变动范围较窄，因而低压缸进汽参数与进汽量存在对应关系。凝汽器真空度影响因素可简化为低压缸进汽量、循环水流量、循环水入口温度。在低压缸进汽量和循环水入口温度不变前提下，改变循环水流量计算机组功率增量获取机组循环水泵最佳运行方式。
4煤耗率曲面
热电联产机组能耗模型的准确性直接影响负荷分配的合理性。由于试验报告中一般只有纯凝工况的数据，不能直接计算出供热和发电的利润以及后续的负荷优化分配，所以需要据此推导出供热时的发电煤耗率、供热煤耗率以及厂用电率。本文首先根据汽轮机热力特性书中低压缸效率曲线拟合低压缸效率与低压缸流量的关系表达式，然后根据纯凝工况试验报告数据，利用汽轮机轴端发电功率的计算公式，计算出对应工况的机械效率与发电机效率的乘积，然后拟合出汽轮机轴端功率与机械效率和发电机效率乘积的关系曲线。接着分别计算给定主蒸汽流量下，纯凝工况时的发电功率和不同供热功率下的发电功率，然后计算发电热耗量，并据此计算发电煤耗率和供热煤耗率。
5热电联产机组供热改造技术研究
5.1纯凝改供热技术
纯凝机组改造为调整抽汽机组，是指在汽轮机的中压缸与低压缸的连通管道上打孔，并在连通管道上装设调整蝶阀，由此连接供热抽汽管道。一般情况下，普遍的改造方案是直接在连通管道上打孔与抽汽管道相连接，随后蒸汽流入热网加热器，热网循环水在加热器中吸收蒸汽释放的热量，产生的疏水与除氧器相连接。对于传统的改造方案，尤其是用于300MW及以上的纯凝机组供热改造时，打孔抽汽的蒸汽参数较高，达到0.8MPa以上，此时如果直接抽汽对外供热，高品位蒸汽中的能量损失非常严重，为了使能量梯级利用，一般可选择一套参数配置匹配的背压机组，从汽轮机抽出的高品质蒸汽先进入背压机组做功，做完功之后的蒸汽再进入热网加热器进行供热。这样配置可以使能量合理梯级利用，既满足了供热的需求，又使高品质蒸汽的能力得到合理利用。通常情况下，一个供热负荷周期的早期和末期时的负荷值都比较小，此时对供热蒸汽参数要求较低，这种情况下蒸汽流量相对比较小，同时还需要不断进行调整，以免对背压机运行产生不利影响。因此为了使背压机经济、高效、稳定运行，在供热周期的早期和末期，将供热蒸汽与旁路相连直接送入加热器，等待供热负荷稳定后，切断旁路系统，将高品质蒸汽送入背压机组做功，做功后的乏汽再进入热网加热器。
5.2吸收式热泵技术
吸收式热泵是以蒸汽和烟气等高温热源为驱动，提取如冷却循环水和烟气余热等低温热源热量，最终输出中温热能。在真空状态下水的沸点降低，典型的蒸汽型溴化锂吸收式热泵利用水蒸发吸热的特点，以水作为制冷剂，以溴化锂浓溶液作为吸收剂，以高温蒸汽作为驱动热源，从低温热源中提取热量。利用溴化锂吸收剂浓溶液加热蒸发、稀释放热的特性，可以回收相关工艺中的热量。目前将吸收式热泵技术与热电联产机组相结合的供热形式，主要包括集中式吸收式热泵供热技术与大温差热泵供热技术。大温差热泵供热技术，指为使一次管网回水温度降低至30℃以下，增大供回水温差，在二级换热站处用吸收式换热机组取代传统的板式换热器供热技术。对比集中式吸收式热泵供热技术，因为将热泵应用于二次热网使供/回水温差有了较大程度的提高，相应提升了管网的输送能力。
结束语
本文基于热电联产机组性能试验报告数据，提出一种新的方法推算不同供热负荷、发电负荷下的供热煤耗率和发电煤耗率，并据此建立热电联产机组煤耗率模型，结合当地的调峰补贴价格和实时的不参与调峰时的分摊金额，计算实时成本和利润。然后利用自适应遗传算法在当前供热功率下的曲线/曲面里找出使得机组收益最大的运行参数，为发电企业提供运行建议，用以提高发电企业的整体收益。
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