燃气-蒸汽联合循环热电联产机组供热特性研究

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引言

现如今，燃气、蒸汽相结合作为热电联产的一种优质选择，在使用过程中不仅能够完成节能减排，还能优化现有的能源结构，促进我国清洁能源的有效发展。因此，有必要对燃气、蒸汽联合循环热电联产机组供热特性进行分析。

1 燃气-蒸汽联合循环热电联产机组供热特性综述

我国联合循环发电供热市场非常广阔，热电联供可以在发电期间为采暖、工业带来足够的蒸汽。在实现热电联产的过程中，集中供热是提高供热效率的核心基础，所以供热特性的研究值得更多人的关注。在研究供热特性时，国内的主流研究方法为试验法与模型法两种，选用合适的方法对其供热特性进行分析能够为热电联产机组的优化提供数据、理论上的支持。

2 联合循环热电联产机组模型

通过对某460MW燃气-蒸汽联合循环热电联产机组进行热力模型构建，能够令数最终得出的数据变得更加准确。该机组配备了TCA/FGH系统，其中TCA冷却水是通过高压给水的方式提供，而中压给水则会在经由省煤器加热完成后抽取部分开展燃料预热。燃料低位热值为47369kj/kg。除此之外，还需要在高压缸出口抽取蒸汽供热，并在中压缸中间级抽出两股蒸汽供热。当蒸汽经过喷水减压、降温后，便能够达到适合的参数。三股蒸汽参数为2MPa/330℃、1.3MPa/250℃、0.58MPa/165℃。

在利用Ebsilon软件开展仿真计算时，可以根据压力、流量以及焓值参数来完成计算，然后根据水蒸气性质与其他热力学公式来完成对温度、功率等热力参数的计算。在设计工况以及变工况模式计算完成后，便可以利用控制器来完成对燃气流量的控制，从而降低燃气轮机负荷，软件此时便能够几何流量变化等数据来判断烟气参数[1]。除此之外，可以通过调整抽汽流量的方式来实现对不同供热特性的计算。

3 联合循环热电联产机组的供热特性

在热点联产机组生产期间，同时具有电、热两种能量，供热质量不仅会给联合循环效率、热耗率等参数指标带来影响，还能够影响到发电效率。通过对纯凝工况、供热工况以及处于不同环境参数下供热工况开展热点联产机组热力学特性分析，可以给产品后续定价以及产品优化提供数据参数。

3.1 供热抽汽特性

根据参数不同，供热抽汽特性将会发生非常明显的改变，不同质量的抽汽做工效果各不相同，能够给机组带来非常大的影响。在对抽汽量与热点联产机组之间的关系进行研究时，应该保证其中两股供热抽汽流量不发生改变。一股抽汽流量变化带动热点联产机组供热特性发生改变，这样能够保证计算结果的准确性。经过计算后可以发现，在供热抽汽时，余热锅炉效率与纯凝工况效率近乎相同。然而在高压抽汽流量经过稳定提升以后，汽轮机的出力将会降低，这时利用联合循环将会令效率出现显著上升。联合循环在抽汽流量足够时其效率可以达到70%以上，相较于纯凝工况，联合循环工作时其效率大约提高了14%。在运行期间，纯凝工况机组热耗率通常大于6100kj/（kW·h），然而在抽汽流量达到最大供热抽汽量后，纯凝工况的热耗率便会降低至5500/（kW·h）以内。而中、低压抽汽流量发生改变时，联合循环效率同样会发生改变，但是因为蒸汽品质与抽汽位置各不相同，所以在三种抽汽流量分别由0增长至60r/h时，其得到的数据各有不同，高、中、低压联合循环效率分别能够提升4.24%、4.32%、4.05%，而热耗率则会降低193.6、215.4/203.3kj/（kW·h）。

由于蒸汽参数不同会导致做功能力改变，所以供热能力也会发生改变、在抽汽总量不变时能够利用不同的抽汽分配方式，所以不同的抽汽组合可以选择分配方式非常多。在不同抽汽组合的作用下，联合循环效率相对比较稳定，而热耗率则会随着工况的变化而发生改变。因为抽汽品质有所不同，所以高压供热抽汽量达到最大时能够获得最高供热量580GJ/h，而中、低压抽汽流量取最大值时则会依次降低约10GJ/h。

3.2 环境温度特性与变负荷热电耦合特性

环境温度对联合循环的影响将体现在燃气轮机中。若温度较高，燃气轮机出力将下降，而温度偏低时，燃气轮机出力则会随之上升。通过对温度特性开展仿真分析，可以了解到联合循环机组不同温度下的热经济性。在纯凝工况下，使用联合循环时，其整体效率将会随着温度提升而出现下降趋势，而在额定供热工况中，温度带来的影响将会变得非常小。但是联合循环的效率相较于纯凝工况而言，将会提高约10%。

在联合循环运行期间，需要结合需求令燃气轮机以较低功率运行。变负荷运行将会使余热锅炉的输入热量发生改变，从而对各项参数带来影响。燃气轮机负荷降低后，会使汽轮机发电功率下滑，对机组调峰能力带来影响。若负荷不变，则联合循环便会随着供热量改变使效率呈现出线性增长的趋势，若供热量不足300GJ/h，燃气轮机负荷率提高会带动联合循环效率提升。过供热量大于300GJ/h，则在供热量相同时，机组负荷率75%时其联合循环效率将会高于100%[2]。

4 结束语

总而言之，燃气-蒸汽联合循环热电联产机组在工作时，供热特性非常重要，联合循环机组在环境温度改变、燃气轮机负荷降低时能够始终保证效率稳定，因此值得推广。相信随着更多人了解到燃气-蒸汽联合循环热电联产机组的优势，其质量、效果一定会变得更好。