供热机组热、电负荷经济分配探析

武刚

该文基于叠加原理，将供热抽汽机组简化为背压机组与纯凝式机组的叠加，以此得出抽汽供热机组的特性方程，结合大唐宝鸡热电厂现场实际运行数据，求解方程，得出双机主汽流量之和最小时的电、热负荷，通过运行实践，验证了该方法的正确性，从而为热电厂机组热、电负荷经济调度提供了切实可行的方法。

一、运行现状

大唐宝鸡热电厂两台330MW抽汽供热机组，设计供热面积1230万平方米，截止2012年供热面积达400万平方米，供热抽汽流量达370t/h。供热期间热负荷基本稳定，机组电负荷根据电网调度随时调节。为了确保供热可靠性，一直维持双机同时对外供热。由于1号机热耗率为8060.87kj/kwh，2号机热耗率为7953.24kj/kwh，根据集团公司供热指导意见，维持1号机供热量偏大，电负荷根据机炉辅机运行情况分配，双机热电负荷分配是否合理经济均无科学理论依据。

二、热负荷分配原理

目前供热机组均是以热定电，在满足热负荷的情况下，调整电负荷。根据供热理论资料，抽汽供热机组可以简化为背压机组与纯凝机组的叠加，则供热机组的热负荷分配也就相当于几个背压机之间的热负荷分配，在机组主汽參数一定，供热抽汽压力不变时，供热抽汽量的做功能力就是供热抽汽量的函数，即：Ne=K * D0

Ne—供热抽汽在汽轮机做功量 K—热化发电系数 DO—供热抽汽量

基于以上理论，根据该厂汽轮机热力特性，可以得出机组热化发电系数公式为：

K=（（h0-h1+h2-h3）-（h4-h5））/3600

h0—主蒸汽焓 h1—高压缸排汽焓 h2—再热蒸汽焓

h3—中压缸排汽焓 h4—锅炉给水焓 h5—热网加热器疏水焓

利用该厂1、2号机组性能试验原始数据，可以计算出1、2号机组热化发电系数，但由于机组工况不同，实际热化发电系数不是常数，而是随机组负荷变化，具体热化发电系数为：

机组负荷 320MW（三阀全开） 75%负荷 50%负荷

1号机 0.0590833 0.081506 0.113378

2号机 0.058544 0.083089 0.112733

对于背压机组热负荷分配的方法是按照热化发电系数的大小顺序决定各机组带热负荷的顺序，热化系数大的供热机组依次带满直至热化系数最小的机组。根据上表数据可以看出宝鸡热电厂1、2号机热化系数基本接近，即同样工况下，双机供热经济效益无明显区别。但随着机组负荷的下降，机组的热化发电系数逐步升高，因此可以得出结论：机组在低负荷下供热时较为经济。

三、热、电负荷分配原理

由于抽汽供热机组可简化为背压机组与纯凝机组的叠加，供热机组的特性既具有背压机组的特性也具有纯凝机组的特性。

背压机组的特性方程为：D0 =a* N

纯凝机组的特性方程为：D0 =a* N+b

利用叠加原理，得出供热机组特性方程为：D0=a1* Ne+a2* Dr+b

Ne—电负荷 Dr—供热抽汽流量 a1、a2、b--常数

根据该厂机组实际运行数据，利用拟合软件得出机组实际特性方程，为了保证拟合出公式的正确性，该文原载于中国社会科学院文献信息中心主办的《环球市场信息导报》杂志http：//www.ems86.com总第577期2014年第45期-----转载须注名来源本次拟合采用主汽压力在17.3-17.7MPa之间运行数据，拟合原始数据均取自实际运行工况。

1号汽轮机特性方程：

Y1=3.609757675*X11 + 0.2954334677*X12-161.0882831

2号汽轮机特性方程：

Y2=3.291756468*X21 + 0.4295290359*X22-123.7390721

Y1 、Y2—1、2号机主蒸汽流量；X11 、X21 --1、2号机电负荷；X12 、X22 --1、2号机供热抽汽流量。

根据公式得出：当1、2号机主汽流量之和（Y1+ Y2）为最小时，机组运行最经济。

经解方程得：Y1+ Y2=0.318001207*X11+0.134095568*X22-284.8273552+

3.291756468*（X11+X21）+0.2954334677*（X12+ X22）

可见，供热期间，在热、电负荷一定情况下，要使双机主蒸汽流量最小，必须使1号机电负荷最小，2号机热负荷最小。也可以得出1号机带最小电负荷，供最大抽汽量；2号机带最大电负荷，供最小抽汽量。

四、运行中的限制因素

电负荷限制 ：为了保证机组安全运行，保证低压缸最小通流流量，供热期间，应维持机组电负荷大于180MW，小于320MW。

主汽流量的限制：为了保证机组安全，保证汽轮机各监视段压力在规定范围，以及保证锅炉安全稳定运行，结合我厂运行实践，供热期间，单机主汽流量应大于550t/h，小于1065t/h。

供热抽汽流量的限制：供热期间，为了保证供热可靠性，以及维持热网疏水泵的正常运行，规定供热抽汽量大于80t/h，小于450t/h。

五、运行验证

2013年2月18日，大唐宝鸡热电厂机组实际运行数据如下：双机电负荷520MW，热网循环水量4500t/h，供水温度90℃，回水温度60℃，SIS中计算供热抽汽流量370t/h。参考以上条件限制，联立解方程，求的1、2号机主汽流量之和最小时，X11、X21、X12、X22的数值，并根据计算结果进行实际调节，具体情况见下表：

机组 电负荷 主汽压力 主汽流量 供热抽汽量 试验前后

1号机组 260 17.4 832 185 调整前

2号机组 260 17.48 811 185

1号机组 220 17.5 724 270 调整后

2号机组 300 17.7 889 100

根据上表可以得出，改变机组热电负荷后，在主汽压力不变情况下，双机主汽流量之和下降30t/h。

本文利用背压机组的特性，确定了供热机组热负荷分配的方向，利用叠加原理，将抽汽供热机组简化为背压机组与凝汽机组的叠加，并结合现场实际，得出本厂供热机组的特性方程 ，通过理论计算得出合理分配两台机组的热、电负荷，并通过运行实践得到很好验证，使机组的总体效率得到提升。为使该方法得到很好应用，我们将拓展SIS系统功能，编写相应公式，在SIS系统实时观察和计算机组热电负荷分配情况，最终达到热、电负荷合理经济分配，从而为同类机组提供一套可行的方法。

（作者单位：大唐宝鸡热电厂）