郑涛
晋能控股山西电力股份有限公司河津发电分公司 山西河津 043300
摘要:为解决现阶段电网面临的能源电力消耗状况，很多电厂开始通过低压缸切缸技术来实现灵活性改造，以达到提高调峰及供热能力的目的。文章以300兆瓦湿冷机组低压缸切缸供热灵活性改造为例，探究对于机组调峰能力的促进意义。
关键词：300兆瓦湿冷机组；低压缸切缸供热；灵活性改造
引言：在额定供热抽汽不变的情况下，研究其与其他工况下的功率对比情况，分析其对于机组节能性、灵活性的提升，结果显示，其能够使得机组最低稳燃负荷率下降大约二十个百分点，对于机组的长远发展有着积极的意义。
一、供热机组运行模式分析
根据《关于发展热电联产的规定》，当前供热机组皆是通过“以热定电”的形式运行：热电厂根据分配的负荷来调整最佳的运行方案，以达到热负荷具体需求为最终目标，电力管理部门在制定对应的调度曲线时应结合供热负荷的节能因素与曲线变化，不可根据电量指标对电厂供热进行限制，更不可要求电厂减温减压供汽。
我国当前供热机组通过汽轮机的使用方式不同而分为抽汽式供热机组与背压式供热机组。抽汽式机组会在汽轮机运行过程中在其中间抽取蒸汽作为热源使用以进行供热，其供电功率与供热范围可在固定范围内调节，而背压式供热机组则是将汽轮机排汽直接传送向供热管网以实现供热，在此期间没有冷源损失，因此有着较高的热力循环效率，但是在负荷调节方面没有较高的适应性，机组发电会受到热负荷变化的限制。因此背压式供热机组多应用在小型供热机组中，一些大型机组应用的基本都是抽汽式供热机组[1]。
一般形式的抽汽式供热机组本身的供热抽汽都是从中压缸抽取，因此中压缸抽汽压力即为供热抽汽压力。中压缸排汽除了用于供热外，还有一小部分进入低压缸做功。整体的热网系统以及供热抽汽系统与汽轮机回热加热系统中的低压、高压加热器有着相似的做功原理。
二、供热机组变工况热力分析
1.主蒸汽压力变工况模型
在维持调节阀开度处于不变状态时，可认为整体的汽轮机有着不变的流通面积，而又因额定工况与变工况状态下的温度、压力等参数值基本一致，因此可简化弗雷格尔公式得出主蒸汽压力变工况模型：D01=P01/PO·D0,其中D0、PO指的是额定工况主蒸汽流量与压力，下标0指的是额定工况参数，而下标1指的是变工况参数。
2.抽汽口压力以及焓值的计算与确定
在计算变工况热力前，首先需将抽汽口当时的蒸汽参数计算出来，然后通过h-s图明确汽轮机变工况下对应的汽态线。计算的过程中以抽汽口为划分汽轮机的边界，区间的划分则借助于弗留格尔公式，所有抽汽口区段间只有很小的机组压比，因此可忽略温度对其的影响，可按照以下公式计算出抽汽口压力：Pj1=Dj1/Dj0·Pj0。其中Pj指的是第j段抽汽压力值，Dj指的是极组流量[2]。
在进行变工况状态下抽汽口实时焓值计算时，中间级效率视为不变，则额定工况下通过相邻抽汽口极组内效率率进行变工况后所有抽汽口焓值的计算。极组j在额定工况下相对内效率，可按照此公式计算：ηj0=（hj10-hj20）/Δhtr0。其中hj10指的是在额定工况下极组j前对应的蒸汽焓值，hj20指的是在额定工况下极组j后对应的蒸汽焓值，Δhtr0指的是额定工况下对应的级组理想比焓降。变工况状态下极组j出口蒸汽焓值可按照以下公式进行计算：hj21=
hj10-ηj0Δhtr01。其中Δhtr01可通过已知焓值、级组前压力、级组后压力，再结合水蒸汽表得出具体的数值。
三、计算热力系统热平衡
1.回热加热系统
热力系统在电厂中的作用主要是进行功热转换的部分工艺系统。其中回热加热系统是热力系统的基础部分与核心部分，对电厂供热机组与热经济性有着较大的影响。回热加热系统抽取汽轮机中间的某部分蒸汽对锅炉给水进行加热以实现其温度的提升。要发挥出回热加热系统的功效，需依靠回热加热器进行。回热加热器有表面式与混合式两种，对其技术性与经济性进行比较，很多电厂都选取了应用表面加热器进行回热系统的组成，除了除氧器会选择混合式以进行给水除氧。在混合式除氧器后续装设给水泵，如此将前后位置的表面式加日期按照水侧压力拆分为高压加热器与低压加热器。某个300兆瓦湿冷机组热力系统按照下图1所示：
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图1 300兆瓦湿冷机组热力系统图
2.加热器组热平衡方程
该300兆瓦湿冷机组1号抽汽器布置在高压缸中部，2号抽汽器用于高压缸排汽，3号抽汽器布置在中压缸中部，其中除氧器抽汽器主要用于中压缸抽汽，5号、6号、7号皆为低压加热器，并排布置在高压加热器之后，5号低加抽汽得到的抽汽是由中压缸排汽而来，而6号低加抽汽与7号低加抽汽来源于低压缸抽汽。
假设加热工况维持不变的状况下，所有加热器抽汽压损、上端差与下端差可认为其保持不变。在计算热力平衡时主要包括汽动给水泵与加热器两个部分，而计算加热器本身的热平衡时可分为除氧器与高加低加两部分，若是不计较散热损失，所有加热器的输出热量与其输入热量始终维持在同等水平，其热平衡式可按照以下方式进行：Dw(hwj-hwj+1)=Dj′(h′j-1-hj′)+Dj(hj-hj′)。其中Dw指的是对应加热器的实时流量，hwj指的是加热器给水所处的出口焓值，hwj+1指的是加热器给水所处的入口焓值，Dj指的是加热器j级蒸汽流量，hj指的是加热器蒸汽所处的焓值。加热器物质平衡遵循质量守恒定律，该级加热器实际的输水流量应为本级加热器实际的蒸汽流量与上级加热器实际的输水流量之和，其计算方程式为：D′j = Dj- D＇j-1。其中Dj与D＇j-1指的即是其各级对应的加热器输水流量，Dj指的是j级加热器所处的加热器蒸汽流量。凝结水流量可按照以下公式来计算获取：Dn=De+Dc+Dq+D5。Dq指的是汽动给水泵的实际蒸汽流量值，D5指的是5号低加的蒸汽流量，在进行热平衡计算时还需考虑凝结水、四段抽汽以及3号高加疏水这三部分的流量[3]。
3.功率计算
该300兆瓦湿冷机组有着2×6级的低压缸，10级的中压缸以及12级的高压缸，按照能量守恒可以此计算出其对应的高压缸功率、中压缸功率与低压缸功率[4]。
四、计算与分析
300兆瓦湿冷机组以RE工况为基础计算其具体的变工况。在RE工况下，有着300t/h的额定抽汽流量，此时锅炉蒸发量为430t/h，为锅炉最低不投油稳燃负荷低压缸排汽流量大幅降低至46t/h左右，冷源损失减小，影响煤耗降低。以此工况为基础计算出在最小进汽流量状态下机组焓值以及所有抽汽压力的参数值。在不影响机组本身发电功率的基础上可使得在完成切缸后，机组发电功率在最小流量工况下由175MW降低至110MW,下降率达到二十个百分点，如此能较大程度的提升机组的灵活性与节能性。
结语：探析300兆瓦湿冷机组低压缸切缸供热灵活性改造，发现其切实能够使得机组负荷率降低，并可解决对应的新能源空间问题，并促进热点解耦的实现，获得对应的调峰补偿。
参考文献：
[1]张猛,刘鑫屏.350MW供热机组低压缸切除改造灵活性提升分析[J].华北电力大学学报(自然科学版),2019,v.46;No.199(03):77-83.
[2]马义良,陈晓宇,李宇锋,张宏涛,翁振宇.低压缸切缸技术在供热机组中的应用[J].热力透平,2020,v.49;No.156(3):20-23.
[3]吕泉,陈天佑,王海霞等.热电厂参与风电调峰的方法评述及展望[J].中国电力,2018,46
(11):129-136.
[4]刘帅,郑立军,俞聪等.200MW机组切除低压缸进汽供热改造技术分析[J].华电技术, 2020, v.42;No.335(06):80-86.