环境温度对热电联产机组的影响及对策

环境温度对热电联产机组的影响及对策

赵丽君杨晓明

(中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司山西太原030001)

摘要：热电联产机组受环境温度的影响较大，如果温度过低或者过高会影响到机组的正常运行。在我国冬季温度比较低的区域所使用的空调制冷机组，会将蒸汽用于供热导致凝汽器逆流单元的蒸汽量减少，如果逆流单元中上部出口处空气的温度降到零度以下时，空冷凝汽器就会出现絮状结冰，进而导致机组运行受阻。对此，本文就环境温度对热点联产机组的影响进行了分析，并提出了相应的解决对策。

关键词：环境温度机组影响对策

目前的热电联产机组供热，通常都只考虑满足最大供热要求的情况，但是在冬季环境温度很低时，如果单纯按照“以热定电”的运行方式，优先满足供热的要求，进入空冷凝汽器的蒸汽流量较少，有可能造成散热管束的冻结。在严冬条件下，需要增加抽汽量通过调节供回水温度来保证室内温度，同时空冷凝汽器需要足够的蒸汽来保证正常换热。如何既满足热用户的需求，又保证凝汽器不发生冻结，是冬季供热亟需解决的问题。

一、环境温度对热电联产机组的影响

1.1空冷凝汽器最小蒸汽量

直接空冷凝汽器凭借其系统简单，投资较低，冷却效率较高等优势得到了广泛应用。但是，直接空冷凝汽器也存在许多需要完善的地方。比如，发电煤耗高，真空度不高，冬季易冻结等。特别是随着近些年极寒天气的频繁出现，冬季防冻面临着很大的挑战，因此需要合理匹配参数，满足机组和用户的需求，空冷凝汽器的性能随环境的变化而变化。室外温度不同，对应凝汽器的最小蒸汽流量不同。在凝汽器的型号确定的情况下，已知环境温度和设计工况下的最小蒸汽流量，参考温度监测系统的监测结果假设换热后的空气温度，通过迭代计算，能够计算出不同环境温度对应的凝汽器的最小蒸汽流量。同一环境温度下不同换热面积对应的最小蒸汽流量不同，为了进一步分析环境温度对热电机组负荷分配的影响，首先需要分析环境温度变化情况下，蒸汽量的变化情况。随着环境温度的降低，供热蒸汽量、发电蒸汽量、凝汽器对应的最小蒸汽流量均逐渐增加。要想解决这一矛盾，最直接的办法就是关停部分空冷凝汽器，以减小空冷凝汽器有效换热面积，降低最小蒸汽流量，进而协调供热蒸汽量和发电蒸汽量的比例，既满足热负荷的需求，又保证凝汽器不发生冻结。因此，在不能满足热电负荷同时增加的情况下，可通过关停部分空冷凝汽器的办法，电负荷的分配随外界温度的降低而降低，进而协调热、电负荷的比例，以满足节能的要求。

1.2供热参数

热电联产机组集中供热主要用于供暖，甚至在某些热电厂，供暖热负荷作为系统的单一热负荷。供热调节也多采用集中调节方法，主要包括质调节、量调节、质量调节等调节方式。一般情况下，按照质调节的方式对热用户进行适当的供热调节，保证供热质量。质调节即不改变循环水流量，通过改变供回水温度进行供热调节。只有根据用户需求准确调节供热系统的各个环节，才能保证房间温度相对稳定。热网加热器的换热特性热网加热器是热网系统的关键设备，是热电厂的主要设备之一，其运行的状态不但影响供热的效果，而且对整个机组的经济性有很大的影响。其主要功能是利用汽轮机的抽汽或从锅炉引来的蒸汽来加热热水供应系统中的循环水以满足供热用户要求，从而实现热电联产。如果机组满足设计热负荷的要求，在极寒天气下机组在额定工况运行，其他时间在低负荷状态运行，会导致机组内效率低、经济性差。在供暖的过程中，热用户的室内温度需要维持在一定的温度范围内，但是室外环境温度是逐渐变化的。因此，需要根据环境温度的变化选择合适的加热器和供回水温度，满足热用户的需求。即根据环境温度，采用质调节的方式改变供回水温度，进而改变热网加热器参数和供热参数，最终达到能级匹配，节能降耗的目的。

二、确保热电联产机组稳定运行的对策

2.1合理设置供热参数

对于抽汽凝汽式热电机组，在一定范围内，可以同时满足热负荷和电负荷的需要，但是对于按照纯凝工况设计的机组或者超出可调节范围后，多供热，就要少发电。因此，热电联产机组的抽汽参数的原则是：在满足用户需求的基础上，应尽量减少抽汽量，降低抽汽参数。具体可采用以下调节方法：热网质调节：当室外温度发生变化时，为了保证室内供热温度，保持热媒流量不变，通过改变供热参数进而改变热网供回水温度来实现。热网量调节：与热网质调节刚好相反，保持热媒参数不变，通过改变热媒流量进行调节。热网调节：既改变热网水流量，又改变抽汽参数的调节方法。

2.2降低调节阀的节流损失

增加阀点的数量。阀点数量越多，分配到每个阀点的可调蒸汽量就越少。当机组负荷需要调节时，依次开（关）相应数量的阀门即可满足要求，理论上，当阀点数量趋于无穷时，节流损失趋向于零。因此，可根据机组类型，最大可能地获取阀点的数量，机组低负荷运行时，开启最小的阀门，降低机组低负荷段的节流损失。关停某些通流面积较大的喷嘴组。大多数机组本身是为带基本负荷设计的，但是在实际运行中很多机组参与调峰调频，喷嘴组通流面积较小时，调节阀门开度就会增大，进而降低节流损失。减小阀门之间开启的重叠度。尽量避免多个阀门同时调节，减小阀门之间开启的重叠度，虽然流量特性的线性度可能变差，但是可以减小节流损失，提高效率。优化阀门结构。在满足阀门性能要求的条件下，应尽量提高阀门的稳定性和灵敏度，可采用具有良好的流线型和密封性的阀门，以降低阀门在调节过程中的节流损失。

2.3优化负荷分配

随着热电联产机组规模的扩大，优化热电负荷分配逐渐成为运行调度的典型问题。负荷优化分配能够提高电力系统运行的可靠性和经济性。热电厂的任务是根据用户的需求，向热、电用户供应适量的热能和电能。热电联产机组负荷优化分配的实质是在全厂热、电负荷需求总量确定的情况下，根据各机组的特性，将负荷合理分配到各个机组，使全厂总的燃料耗量或发电成本最小。此外，有些学者提出将污染物的排放也考虑到目标函数中，将单目标的负荷优化问题转化为多目标问题，以响应国家节能环保的号召随着机组运行小时数的增加，机组所带的实际负荷逐渐偏离设计工况下的负荷，进而降低了机组的效率。具体可釆取以下措施优化负荷分配：将基本热负荷分配给带稳定负荷的机组，将尖峰热负荷分配给变负荷运行的机组，进而提高整个系统的经济性。根据热电需求，分析影响热电负荷分配的因素，通过建立数学模型，实现机组热电负荷优化分配。

三、结束语

综上所述，热电联产机组凝汽器内流入的最小蒸汽流量和供热抽汽参数会随着环境温度的降低而出现上升。因而当热电联产机组需要在冬季温度较低的区域使用时，相关技术人员需要将凝汽器和热网作为一个整体进行分析，以环境温度变化为基础对供热和发电的运行参数进行调整，从而满足用户的用电和温度调节需求。

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