供熱改造熱經(jīng)濟(jì)性的定量分析

1、供熱改造熱經(jīng)濟(jì)性的定量分析QuantitativeanalysisofheateconomyinExternalheatingTransformation門常山華電國(guó)際鄒縣發(fā)電廠，山東鄒城，273522Abstract:ThenatureofExternalheatingTransformationistorecoverthepartoflossthatwillbedischargedtothecoolingtowerattheexpenseofreducingelectricitypowersupply,whichcanimprovefuelenergyutilization.Fromthe

2、overalllookofheatingandpowergeneration,Externalheatingunitcansavealotoffuelandimprovepowerplantheateconomy.Onthebasisofdiscussingheateconomyimpactofbackwaterrateandbackwatertemperatureandbackwatermethod,thispaperquantitativelyanalyzeheateconomyofZouxianPowerPlant335MWunitheatingTransformationandpoin

3、tedoutthatthekeyissuesintheprocessandactualoperationofHeatingtransformationshouldbecontrolled.Finally,externalheatingcostsisconvertedintopowersupplyreductionofunits.Thesehaveagoodreferenceforimprovingpowerplantheateconomyandstrivingforbenefits.Keywords:Externalheatingtransformation1引言供熱是把膨脹作功后仍具有一定溫

4、度、壓力的蒸汽從汽輪機(jī)中抽出供外界熱用戶使用，是機(jī)組節(jié)能的重要途徑之一，其實(shí)質(zhì)是以犧牲一局部供電量為代價(jià)，將排放到?jīng)鏊械睦湓磽p失局部回收利用用于采暖供熱，替代分散用戶燃煤采暖，節(jié)約燃煤，隨著供熱面積的增加，供熱抽汽backwaterratebackwatertemperatureQuantitativeanalysisHeateconomy摘要：供熱改造節(jié)能的實(shí)質(zhì)是以犧牲一局部供電量為代價(jià)，將排放到?jīng)鏊械睦湓磽p失局部回收利用，從而到達(dá)提高燃料熱能利用程度的目的。從供熱和發(fā)電的整體看，機(jī)組供熱能夠大量節(jié)約燃料，提高電廠熱經(jīng)濟(jì)性。本文在探討回水率、回水溫度以及回水方式對(duì)供熱機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性影響

5、的根底上，以鄒縣發(fā)電廠335MWI組供熱改造為例，進(jìn)行定量分析計(jì)算，指出供熱改造過(guò)程及實(shí)際運(yùn)行中應(yīng)控制的重點(diǎn)問(wèn)題，并將機(jī)組供熱的代價(jià)折算成對(duì)外供電量的減少，對(duì)供熱效益的控制及提高供熱機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性具有一定的借鑒意義。關(guān)鍵詞：供熱改造；回水率；回水溫度；定量分析；熱經(jīng)濟(jì)性量增加，回收的冷源損失增加，燃煤節(jié)約量就會(huì)增加。同時(shí)隨著網(wǎng)上電力負(fù)荷相對(duì)充裕，中小容量機(jī)組發(fā)電量比例不斷降低，經(jīng)常處于調(diào)峰狀態(tài)運(yùn)行，鍋爐效率、汽輪機(jī)效率下降，設(shè)備經(jīng)濟(jì)性無(wú)法得到保證；動(dòng)力設(shè)備出現(xiàn)“大馬拉小車的現(xiàn)象，廠用電率上升；然而，在“以熱定電的原那么下，供熱采暖期內(nèi)，機(jī)組負(fù)荷將會(huì)得到大幅提升，設(shè)備能夠在經(jīng)濟(jì)狀態(tài)下運(yùn)行，性能、效

6、率得到極大改善，各類指標(biāo)向好；因此，對(duì)于靠近城市的電廠，將中小容量凝汽機(jī)組進(jìn)行供熱改造，從熱力循環(huán)和設(shè)備經(jīng)濟(jì)性兩方面都能受益，是降低煤耗，提高經(jīng)濟(jì)性的一種重要方式。2供熱改造熱經(jīng)濟(jì)性的定量分析在熱經(jīng)濟(jì)性分析中，對(duì)外供熱需要犧牲的一局部供電量主要包括：供熱抽汽的做功損失導(dǎo)致的發(fā)電量減少、純供熱系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)需要的耗電量、由于供熱的存在導(dǎo)致原機(jī)組輔助系統(tǒng)增加的用電量。后兩種都比擬明確，能夠準(zhǔn)確計(jì)量；關(guān)鍵是供熱導(dǎo)致的發(fā)電量減少及其影響因素才是熱經(jīng)濟(jì)性分析的重點(diǎn)。作成效率法是一種先進(jìn)的節(jié)能理論，在對(duì)電廠熱力系統(tǒng)做定量分析方面，該理論比等效熱降法的應(yīng)用更加簡(jiǎn)捷、方便。作成效率法所提及的各能級(jí)效率只與機(jī)組的初參

7、數(shù)、終參數(shù)、抽汽參數(shù)及熱力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有關(guān)，與抽出蒸汽的數(shù)量和抽汽的用途無(wú)關(guān)。就是說(shuō)，抽汽是用于回?zé)峒訜徇€是用于對(duì)外供熱，抑或用作其他任何用途，將不影響機(jī)組的各能級(jí)效率。所以，供熱機(jī)組的分析計(jì)算方法和公式與純凝機(jī)組一樣。2.1 作成效率法簡(jiǎn)介作成效率法將“回路做功能力原理''、"熱功轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)和以含向量視為構(gòu)成熱力系統(tǒng)及其與外界作用的完整的描述手段，正是由于這種全新的描述，使得做成效率法不出現(xiàn)“質(zhì)量量綱，也不出現(xiàn)“等效熱降的概念，對(duì)于工質(zhì)進(jìn)出熱力系統(tǒng)的狀態(tài)蒸汽、熱力或純熱量不必進(jìn)行分類處理；同時(shí)，熱力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化使得各種能量損失都是對(duì)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的作用，每種作用都處于同等的地位

8、，處理它們的方法也完全相同1。“回路做功能力原理指出單位熱量在熱力系統(tǒng)中某一確定位置的做功能力是一個(gè)定值，由其所攜帶的能量和在熱力系統(tǒng)中的作用位置決定，與工質(zhì)具體通過(guò)哪一條路徑實(shí)現(xiàn)做功無(wú)關(guān)?！盁峁D(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)將熱力系統(tǒng)看做由假設(shè)干個(gè)能級(jí)組成，假設(shè)熱力系統(tǒng)有n級(jí)非調(diào)節(jié)抽汽，稱回?zé)嵯到y(tǒng)有n個(gè)能級(jí)；鍋爐、和凝汽器也各是一個(gè)能級(jí)，這樣，熱力系統(tǒng)共有n+2個(gè)能級(jí)。在每個(gè)能級(jí)內(nèi)，做成效率是常數(shù)，熱量是可以直接相加減的；不同的能級(jí)之間，熱量是不能直接相加減的。熱力系統(tǒng)中能級(jí)按做功能力從高到低依次編號(hào)為0,1,2,，n,n+1。鍋爐為第0能級(jí)，凝汽器為第n+1能級(jí)。引入做成效率向量表示各個(gè)能級(jí)效率：Te0，1，n

9、“烙向量是用來(lái)描述熱力系統(tǒng)中熱量的一種有效的方法，根據(jù)熱力學(xué)第一、二定律，熱量對(duì)熱力系統(tǒng)的作用不僅與熱量的數(shù)量有關(guān)，而且與熱量參加熱力系統(tǒng)的位置有關(guān)。這樣，當(dāng)我們要表示熱量對(duì)熱力系統(tǒng)的作用時(shí)，既要指出其數(shù)量，又要指出其在熱力系統(tǒng)中的分布情況，這時(shí)，熱量或工質(zhì)烙用向量來(lái)描述比擬方便，稱為“始向量。始向量是出發(fā)自凝汽器水側(cè)焰，終至于外部作用對(duì)熱力系統(tǒng)做功網(wǎng)絡(luò)作用點(diǎn)的向量，用向量的分量來(lái)形象表示各加熱器的位置，用向量各分量的數(shù)值向量在熱力系統(tǒng)中各個(gè)能級(jí)上的投影來(lái)表示工質(zhì)在各加熱器中熱量的增減。2.2 供熱抽汽的作功損失對(duì)外供熱的的方案很多，但就其根本實(shí)質(zhì)而言，可歸結(jié)為兩種方式，一種是供熱蒸汽的凝結(jié)水

10、全部回收即供熱回水率等于1；另一種是供熱蒸汽的凝結(jié)水局部回收即供熱回水率小于1。2.2.1 供熱回水率等于1時(shí)供熱引起的作功損失圖1是水網(wǎng)采暖系統(tǒng)，供熱抽汽進(jìn)入熱網(wǎng)循環(huán)水加熱器放熱凝結(jié)，其凝結(jié)水全部回收并從第j+1級(jí)低壓加熱器出口返回?zé)崃ο到y(tǒng)。式中icn表示供熱回水烙；ij1表示第j+1級(jí)低壓加熱器出口水烙；j表示第j能級(jí)的作成效率；r表示凝結(jié)水在任意加熱器中的焰升；r表示任意能級(jí)的作成效率；max表示最后加熱器級(jí)數(shù)。單位供熱抽汽的實(shí)際作功能力損失顯然等于熱抽汽離開(kāi)熱力系統(tǒng)時(shí)所攜帶的作功能力與返回?zé)崃ο到y(tǒng)時(shí)所攜帶的作功能力的差值。即cncn.outcn.inmaxhcnhnicnij1jrrr

11、j1供熱抽汽總的實(shí)際作功能力損失:圖1水網(wǎng)采暖系統(tǒng)cnDcn單位對(duì)外供熱抽汽離開(kāi)熱力系統(tǒng)時(shí)所攜帶的作功能力為：cn.outhcnhnkj/kg，式中hcn表示供熱抽汽燃；hn表示汽輪機(jī)排汽燃。單位供熱回水返回系統(tǒng)時(shí)所攜帶的作功能力為：maxiicn.incnj1jrrrj1Dcncnmaxicnij1jrrrj11當(dāng)供熱凝結(jié)水回水烙小于j+1級(jí)加熱器出口水烙值時(shí)回水溫度小于加熱器出口水溫度，式1中i,ij1為負(fù)值，導(dǎo)致供熱抽汽的實(shí)際作功能力損失增加，引起機(jī)組出力降低，發(fā)電量減少；解決方法，一是在供熱改造過(guò)程中，事先核算回水溫度，與各級(jí)加熱器出口水溫進(jìn)行比擬，以便正確的選擇回水接入點(diǎn)；另外,也不

12、可因?yàn)楸ＷC回水溫度大于加熱器出口水溫，便選擇更低級(jí)的加熱器，雖然此時(shí)能夠防止負(fù)值的出現(xiàn)，但j也相應(yīng)變小，一樣會(huì)導(dǎo)致作功能力損失增加；二是運(yùn)行中注意加強(qiáng)調(diào)整，防止回水溫度過(guò)低。2.2.2供熱回水率小于1時(shí)供熱引起的作功損熱蒸汽的凝結(jié)水返回?zé)崃ο到y(tǒng)時(shí)所攜帶的作功能力是相同的，皆為：圖2是汽網(wǎng)采暖系統(tǒng)，供熱抽汽直接供應(yīng)熱用戶，其凝結(jié)水只能局部回收，為了補(bǔ)充供熱凝結(jié)水損失，化學(xué)補(bǔ)水與生產(chǎn)回水一同進(jìn)入低壓除氧器中除氧，然后從第j+1級(jí)低壓加熱器出口返回?zé)崃ο到y(tǒng)。sg.inbs.ind.inmaxidij1jrrrj1因此，由供熱引起的作功能力損失為:sgDsgsg.outDdd.outDsgDdd.in

13、按低壓除氧器熱平衡計(jì)算低壓除氧器的耗汽量為:DsghsghnDdhdhnmaxDsgDdidij1jrrrj1DsgidibsDbshdidDsghsghnmaxidij1jrrrj1式中Dsg、Dd、Dbs分別表示供熱抽汽量、除氧耗汽量、補(bǔ)水量，其中補(bǔ)水量等于供熱抽汽量與回水量的差值；isg、ibs、hd、id分別表示maxDdhdhnidij1jrrrj12當(dāng)除氧器出口水始小于j+1級(jí)加熱器出口水供熱抽汽燃、補(bǔ)水燃、除氧用汽燃、除氧器出口始值時(shí)除氧器出水溫度小于加熱器出口水溫水火含。單位對(duì)外供熱抽汽離開(kāi)熱力系統(tǒng)時(shí)所攜帶的作功能力為：sgouthsghnkj/kg，式中hsg度，式2中idi

14、j1為負(fù)值，導(dǎo)致供熱抽汽的實(shí)際作功能力損失增加，引起機(jī)組出力降低，發(fā)電量減少解決方法與2.2.1中的相同；另外，通過(guò)比擬式1與式2可以看出式2比式1多增加做功能力損失項(xiàng)為maxDdhdhnidij1jrrrj1,該項(xiàng)是由補(bǔ)水除氧引起的，因此在運(yùn)行中消除設(shè)備泄漏，減少補(bǔ)水是提高機(jī)組做功能力的有效表示供熱抽汽燃。途徑；同時(shí)，降低除氧用汽的參數(shù)兒也可減少單位除氧器耗用蒸汽離開(kāi)熱力系統(tǒng)時(shí)所攜做功能力損失。帶的作功能力為：d.outhdhnkj/kg單位供熱抽汽、化學(xué)補(bǔ)水以及低壓除氧器加2.2.3鄒縣發(fā)電廠機(jī)組供熱改造熱經(jīng)濟(jì)性分析部利用的供熱方式，使分析更為簡(jiǎn)便。鄒縣#1、2機(jī)組熱力系統(tǒng)共九個(gè)能級(jí)鍋爐、

15、三級(jí)高加、一級(jí)除氧器、四級(jí)低加。熱力系統(tǒng)各能級(jí)效率為：e0123456780.535910.470870.449520.308800.261260.240050.205600.110150.03927鄒縣發(fā)電廠所實(shí)施的#1、2機(jī)組供熱改造簡(jiǎn)圖如圖3所示，是在機(jī)組原運(yùn)行系統(tǒng)上，從汽輪機(jī)中壓缸至低壓缸導(dǎo)汽管上接出抽汽管道至熱網(wǎng)首站，對(duì)熱網(wǎng)循環(huán)水進(jìn)行加熱，廠外熱網(wǎng)循環(huán)水管延伸至城市供熱系統(tǒng)。供熱抽汽凝結(jié)水全部回至熱力系統(tǒng)，但廠外熱網(wǎng)循環(huán)存在補(bǔ)水量供熱抽汽燃hcn為2938.7kj/kg,汽輪機(jī)低壓缸排汽燃hn為2407.9kj/kg。第六級(jí)低壓加熱器出口凝結(jié)水烙i6值供熱回水之前為56kj/kg,供

16、熱抽汽凝結(jié)水回水烙icn為56kj/kg。第七、八級(jí)低壓加熱器出口凝結(jié)水烙值分別為298.6kj/kg、181.7kj/kg,凝汽器熱井水烙值為140kj/kg,因此第六、七、八級(jí)低壓加熱器中凝結(jié)水的次t升分別為270.7kj/kg、116.9130t/h,該局部補(bǔ)水需要熱力除氧。與前面兩種供熱方式不同的是，雖然供熱抽汽凝結(jié)水全部回至熱力系統(tǒng)，但廠外熱網(wǎng)需要補(bǔ)kj/kg、41.7kj/kg。根據(jù)式1，供熱時(shí)總的做工能力損失:cnDcnhcnhn水，補(bǔ)水除氧用汽采用局部供熱抽汽。因?yàn)槌跤闷∽怨岢槠?，在?duì)外供熱量不變的情況下，供熱抽汽量與沒(méi)有補(bǔ)水時(shí)是一致的，為325t/h;除氧用汽凝結(jié)水在實(shí)

17、際情況中做為補(bǔ)水的一局部進(jìn)入廠外熱網(wǎng)，熱力系統(tǒng)需要從凝汽器增加局部補(bǔ)水，這將會(huì)引起系統(tǒng)各能級(jí)的效率變化，但變化甚微，可忽略不計(jì)；為了更加貼近前面兩種供熱方式，可以假設(shè)低壓除氧器的一局部出水補(bǔ)入熱力系統(tǒng)，如圖3中虛線局部所示，這2938.72407.9325000569.8568.60.24005270.70.20560116.90.1101541.70.03927=149611126kj/h取機(jī)組機(jī)電效率為99%那么供熱導(dǎo)致機(jī)組每小時(shí)做功能力損失相當(dāng)于少發(fā)電量為：149611126X99%+3600=41143kWH同時(shí)，每小時(shí)供熱系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)需要的耗電量及由于供熱的存在導(dǎo)致原機(jī)組輔助系統(tǒng)增加的用樣假設(shè)使得供熱改造的熱力分析適合于回水全電量為5000kWh,所以供熱導(dǎo)致的機(jī)組供電量減少46143kWh改造后單臺(tái)機(jī)組供熱量765.6Gj/h,取社會(huì)供暖鍋爐效率為80%那么相當(dāng)于社會(huì)上節(jié)煤+0.8+29271X1000=t/h。3結(jié)論1供熱改造在犧牲一局部供電量的同時(shí)，能夠從涼水塔中回收局部冷源損失，加以利用，到達(dá)了提高燃料熱能利用程度的目的；然而，實(shí)際上機(jī)組的總耗煤量沒(méi)有變化，節(jié)約的煤量表現(xiàn)在