供热对煤电机组运行影响的分析

供热对煤电机组运行影响的分析

李继伟1姜洋2

（1国家电投集团宁夏能源铝业银川新能源有限公司宁夏银川750002；2国家电投集团宁夏能源铝业中卫热电有限公司宁夏中卫755000）

摘要：冬季来临时，我国北方地区煤电机组陆续投入供热，供热的投入必然会对机组的运行产生一定的影响。本文分别通过对供电煤耗、综合厂用电率、汽轮机发电效率、汽轮机主体影响、泵体安全、蒸汽品质及机组背压等方面进行分析，研究对机组安全稳定及经济性的影响因素。

关键词：供热；煤电机组；运行影响；影响因素

随着国家倡导节能减排电力生产的运行方式，北方地区供热煤电机组建设在逐年增加，采用集中供热方式逐渐取代市区分散供热的小锅炉，通过机组的集中供热用来解决大面积楼房的供热问题。机组在供热同时会对机组产生一定的影响，本文通过对热电厂煤电机组在供热过程供电煤耗、综合厂用电率、汽轮机发电效率、汽轮机主体的影响、泵体安全、蒸汽品质及机组背压等方面对机组的影响进行分析，为后期的安全运行提供理论依据。

一、供热对煤电机组供电煤耗的影响

在计算供电煤耗时，供热和供电煤耗是要分摊的。供电时的蒸汽在汽轮机做功后的乏汽在凝汽器中有更多的冷源损失（主要部分为蒸汽的汽化潜热）。而被抽走去加热供热循环水的部分蒸汽没有这部分冷源损失，所以整体煤耗会下降。

通过公式更能说明问题，公式如下：

1、供热比＝供热量/发电供热总耗热量（其中：发电供热总耗热量＝锅炉出口蒸汽焓－锅炉给水焓）；

2、供热用煤量=供热比×总用煤量；

3、发电用煤量＝总用煤量－供热用煤量；

4、发电煤耗＝发电用煤量/发电量，（g/kwh)；

5、供热煤耗＝供热用煤量/供热量，(g/t,或g/GJ,取决于供热量的单位)；

6、供热厂用电＝总厂用电×供热比（发电厂用电＝总厂用电×（1－供热比））；

7、供电煤耗＝发电用煤量/（发电量－总厂用电量）；

以热电厂#2机组为例，#2机组额定负荷工况采用中压缸五抽抽汽供热方式，按照供热、供电分摊原则，热电厂平均供电标煤耗为281.58g/kWh，未供热时,热电厂平均供电标煤耗为312.69g/kWh。将机组供热状态的额定负荷工况供电标煤耗与未供热时相比，可以节省31.11g/kWh。

二、供热对煤电机组综合厂用电率的影响

煤电机组供热的投入会增加设备的用电量，以热电厂为例，供热系统中共有4台热网循环泵，两台为工频热网循环泵，两台为一拖二热网循环泵（变频+工频），每台热网循环泵的额定功率为1120kW，当热网全部投入，设计是三台热网循环泵为工频运行，一台热网循环泵为变频运行，假设变频运行的热网循环泵为额定功率的50%出力，则一个月（30天）四台热网循环泵的用电量约为282万kWh，一个月综合厂用电率约增加2%。

三、供热对煤电机组汽轮机发电效率的影响

热电厂额定负荷工况采用机组中压缸五抽抽汽进行供热，必然减少中压缸的做功蒸汽量，汽轮机发电效率会降低。以热电厂350MW机组为例，高压缸出力30%，中低压缸出力70%。由于供热暖时会从中压缸排汽口抽出300T左右的蒸汽供热网加热器，使中压缸的进气减少，推动转子做功降低，整体的机组负荷就会降低，为了使机组负荷保持不变，机组就会增加高压缸的进汽量，提升高压缸做功，但锅炉的主蒸汽流量是额定的，故汽轮机发电效率会下降。经过实际对比可知（以热电厂#2机组为例），未供汽以前，#2机组的最大额定出力为350MW左右，在供热后，#2机组的最大额定出力明显下降，最多在330MW左右，由此可见，供汽对汽轮机的发电量效率影响很大。

四、供热对煤电机组汽轮机主体的影响

1、对汽轮机缸体胀差的影响

由于进入中低压缸的进汽量有所下降，机组正常运行时，高压缸增加的进汽量和中压缸减少的进汽量对机组高压胀差有一定影响，但是影响不明显，膨胀差基本不会变化。低压缸的胀差影响相对来说影响较明显，由于低压缸进汽量的减少致使胀差降低，未供汽时，胀差数值为4.4mm，供汽后，胀差数值为4.0mm，胀差降低了0.4mm。胀差的降低会改善机组在高真空时运行安全。

2、对汽轮机机组末级叶片的影响

由于对外供热，进入锅炉再热器蒸汽流量会相应减少，致使再热器管道受热面的蒸汽流量速度降低，管道的金属壁温会因蒸汽流速降低不能及时带走一定热量而使得温度升高，增加壁温超限爆管的可能。对外供热使锅炉燃烧量增加，烟温升高，再热器因为对流换热而增加了吸热量，与再热器蒸汽流量的减少相叠加，使再热汽温总体提高。再热汽温温度的提高改善了蒸汽的终湿度，减少了对汽轮机机组末几级叶片腐蚀，有利于汽轮机机组末几级叶片的稳定运行。

五、供热对汽动给水泵的影响

在机组保证电网负荷的同时，保证热网供热的连续供汽，就需要锅炉侧加强燃烧来提供足够炉水的蒸发量。在锅炉主蒸汽量相同的条件下，主给水量就需要增加。在机组供热前后，主给水系统中设备及流量参数发生了一定的变化，汽动给水泵流量和主蒸汽流量都有一定的增加，而高加出水温度有小幅度降低，主要是因为对外供热使供汽量增加。汽动给水泵的额外出力会增加安全运行的风险。

六、供热对蒸汽品质的影响

由于供汽量的增加，机组补水量也会相应的加大，炉水得到净化，从而使蒸汽的品质得以改善。以#2机组的指标为例，机组的补水率增加，凝结水系统的各设备参数也有变化，凝泵出口和除氧器入口溶氧量增高，主蒸汽钠离子含量和硅离子含量有所增加。但是总体来说因机组补水率增大，热网疏水回收至排汽装置，凝结水系统经过化学精处理还要进行处理，汽水指标和蒸汽品质会有所改善。

在#2机组对外供热后，中、低压缸进汽量减少，致使中、低缸抽汽量降低，凝结水量增加，使得除氧器、#5低加、#6低加、#7低加出水温度下降，同时除氧器、#5低加、#6低加、#7低加汽侧的疏水量也相应降低，补水量的增加就会使炉水进一步得到净化，使蒸汽品质改善，蒸汽品质的改善可以增加汽轮机的工作效率，相应的增加发电量。

七、供热对机组背压的影响

热电厂汽轮机是由哈尔滨汽轮机厂设计制造的直接空冷式机组，因供热取自五段抽汽，五段抽汽为中压缸排汽。当为满足供暖温度要求时，势必要通过关中压缸至低压缸排汽蝶阀来提高五段抽汽流量。这样的结果是进入低压缸的蒸汽流量减少，则进入空冷岛的蒸汽流量减少。在相同负荷下机组背压和不带供热时机组背压相比会下降，可以使空冷风机转速降低，降低厂用电率。根据西安热工院对我厂机组性能试验检测可知道，排汽装置背压变化1Kpa,影响煤耗0.51g/kWh.

由于热电厂是直接空冷式机组，若在低负荷时段且环境温度低于零下时，因进入空冷岛蒸汽流量少，有可能造成空冷岛局部过冷和结冰现象。因此需要运行人员加强对机组背压和凝结水过冷度的监视，当出现局部过冷时，监盘人员要及时调整进行回暖，巡检人员要对空冷岛翅片测温（尤其是逆流列）。防止空冷岛翅片结冰造成设备损坏，机组非停。

八、结论

煤电机组对外供热的投入在供电煤耗、综合厂用电率、汽轮机发电效率、汽轮机主体的影响、泵体安全、蒸汽品质及机组背压等方面都会产生一定的影响，总体来说，供热会使供电煤耗和汽轮机发电效率有所降低，综合厂用电率明显升高，蒸汽品质得到一定程度改善，有利于汽轮机主体的安全稳定运行，对泵体安全运行影响不大。本文的分析可以为机组后期安全稳定运行提供理论依据。

参考文献

[1]初立森，李敏，李海峰，等.供热机组的热力与运行特性探讨[J].吉林电力，2009(6).

[2]孔昭文，焦晓峰，樊泽国，王利军，张铁海，等.300MW直接空冷供热机组冬季优化运行[J].内蒙古电力技术，2012(5).

[3]徐翔.浅析供热对机组运行的影响[A].全国火电100MW级机组技术协作会第6届年会论文集,2007.

[4]陈洁，李岩，等.对外供热汽源运行方式对机组经济性的影响分析[A];山东电机工程学会第六届发电专业学术交流会论文集,2007.