正文 第六章 供熱汽輪機和中間再熱汽輪機的運行和調節(一)(1 / 3)

在我國的火電廠中,除凝汽式汽輪機外,還裝有一些供熱式汽輪機。與凝汽式汽輪機相比,供熱式汽輪機的管道係統比較複雜,在運行上也有一些特殊要求。本章著重從運行角度介紹這種汽輪機。

第一節 供熱式汽輪機的經濟性

我們知道凝汽式汽輪機排汽在凝汽器內損失的熱量,占鍋爐中獲得的熱量的大部分。因此應該減少汽輪機在凝汽器損失的熱量,以提高機組的熱效率。

提高新蒸汽的溫度、壓力,采用中間再熱和降低排汽壓力,可以使蒸汽經過汽輪機時的理想焓降增加,從而使機組的熱效率提高。但是新蒸汽參數的提高和排汽壓力的降低以及中間再熱次數都有一定的限製。通常使用的帶有回熱垃備的汽輪機,可以減少在凝汽器中損失的熱量,提高機組的熱效率。但是回熱抽汽量一般不超過新蒸汽流量的25-35%,大部分蒸汽的汽化潛熱仍在蒸汽進入凝汽器後,被冷卻水帶走。

采用背壓汽輪機和抽汽式汽輪機,則可以將在汽輪機中做過功的全部或部分蒸汽以熱能的形式加以利用,不用凝汽器或減少排向凝汽器的排汽量。在生產電能的同時,利用汽輪機排汽或由中間級抽出的蒸汽向其它的企業和單位供應熱能的發電廠稱為熱電廠。我國在1955年第一座高壓熱電廠投入運行,現在高壓熱電廠在全國火電容量中已占相當比重。

背壓汽輪機的排汽,全部供給熱用戶使用,因而其熱經濟性最好,並且還可以相應減少火電廠的冷卻水量。調整抽汽式汽輪機,以一部分中間抽汽作為供熱熱源,隻有一部分蒸汽須排入凝汽器,在供熱運行時,其熱經濟性高於純凝汽式汽輪機,低於背壓式汽輪機。

熱電合供可節約燃料並有效地改善環境。供熱機組可以同時或分別向工業熱用戶和采暖熱用戶供熱。工業熱用戶要求較高壓力和溫度的蒸汽(0,4-0.7,0.3-1.3,1.0-1.6MPa或更高),全年負荷比較均勻采暖熱用戶隻要求用較低壓力和溫度的蒸汽(0.12-0,25MPa)加熱的熱水,並且負荷隨季節變化而改變。熱電廠的節能效果大小決定於供熱能力的年利用時數-,故采暖熱力網中配置尖峰鍋爐,在熱負荷高峰期間配合運行,將大大提高熱電廠的經濟性。

采用熱電合供機組,不僅可提高電廠的運行經濟性,而且還因為使用大容量高效率的鍋爐,燃料和灰渣的集中運送和處理、燃用劣質燃料和減少運行人員,從而有利於整個社會的節能和經濟效益的提高,同時也改善了人民生活和環境衛生。

我國所生產的最大供熱機組是50MW單抽汽和雙抽汽汽輪機、25MW背壓汽輪機,其工業抽汽能力約為200t/h,考慮到輸送蒸汽的距離不能太遠(一般不超過5Km),根據實際的工業用汽熱負荷密度,我國供熱機組工業抽汽能力還是適當的。采暖供熱是以輸送熱水的方式進行,輸送距離可以擴展較遠。隨著城市供熱規模的擴大,要求采用大容量采暖供熱機組。另一方麵電網主力機組的容量不斷擴大,參數也有所提高。60年代和印年代相比,機組熱耗大體下降了10%,相比之下,我國過去生產的供熱機組容量小、參數低,仍處於50年代水平。要使這些機組在各項技術經濟指標上比電網主力機組占有明顯的優勢,就必須達到較高的供熱能力利用小時(供熱能力利用率)。這對工業抽汽機組來說,隻要熱負荷預計準確,機組選擇適當,還是可以達到的。但對於采暖抽汽機組,則其供熱能力利用小時(供熱能力利用率)受到當地采暖季節天數限製,不可能提得很高。我國三北(華北、.西北、東北)地區采暖期隻有120-150天/年,因此如果單從電網的經濟效益來看,這種采暖供熱機組可能會處於不利地位。但從整個社會來看,由於取代了千家萬戶的小鍋爐,熱電合供的優點則是公認的。為了促進大中城市的供熱事業,需要發展大容量、高參數、中間再熱的采暖供熱機組。現在東歐已有300MW供熱機組,北美也在試製700MW供熱機組。

我國75年有一台100MW凝汽機組改造為采暖供熱機,多年來運行良好,取得了自己的經驗。200MW及300MW的采暖供熱機己在設計中。這一類汽輪機厲於兩用機組,其特點是在凝汽運行時,其效率與同檔凝汽機組效率極為接近,單位造價也增加不多。因此不論供熱利用小時高低或熱負荷增長快慢,其經濟性都能確保。舊式供熱機組抽汽點前的通汽能力大、而低壓缸通氣能力小。如有工業抽汽,高中低壓缸的通汽能力之比通常為3:2:(1-1.5),結果是在熱負荷不足時,高中壓缸處於部分負荷下,效率比較低,這是非常不利的。是三種兩用機組的方案圖。從100MW凝汽式汽輪機改造成的兩用機組最大供熱量為525XlO-KJ/h。此時,電功率下降到90MW,200MW兩用機組預計最大供熱量為1092KJ/h,電功率下降到160MW(供熱壓力0.25MPa)。一種西歐設計的兩機組,其中壓轉子是非對稱的。供熱時不同壓力的中壓缸排汽,可以分別供給第一級和第二級熱網加熱器,以適應不同的大氣溫度時的供熱要求,取得更好的經濟效益。凝汽、采暖供熱兩用機組是設計指導思想的進步,即機組通流部分均按純凝汽的額定工況設計,此工況下有最高的效率。當供熱運行時,低壓缸的通汽量大大降低,因此機組電功率降低了。但由於機組通汽能力要根據不利的運行條件,如循環水溫度升高時,仍能發出額定功率設計的,故一般有相當的裕度。例如,國產和蘇聯產200MW機組為機組則達16%。這樣,兩用機組供熱運行時,可以充分利用高中壓部分的這一通汽能力裕度,以減少電功率的下降程度。裝備兩用機組的熱電廠,由於鍋爐容量與凝汽電廠相當,其建設投資比凝汽電廠增加有限,比裝用傳統機組的熱電廠造價明顯降低。我國建設熱電「的一條教訓是熱負荷增長慢,使熱電廠的供熱能力長期不能發揮,得不到應有的效益,采用兩用機組基本上可以克服這個困難。

采用兩用機組與熱電分供相比,對電網運行出現的不利影響及影響程度應有所認識。從檢修備用容量看,機組在采暖高峰季節不能檢修,檢修將集中在其餘月份中,因而增加了對檢修備容量的要求。根據我國情況,發電機組應有8-9%的檢修備用容量,而供熱機組則需有11-12%。從電功率看,兩用機組供熱要降低--些功率,每供熱420xlO-KJ/h,大體上要少發1萬千瓦電功率。非再熱機稍小於此值,而再熱機則大於此值。如果與額定功率相比較,則影響較少,而且在某一供熱負荷以下,例如40-S0%額定值以下可以不影響額定功率。兩用機組供熱運行對電網的調頻和調峰能力的影響需具體分析。就機組電負荷調節幅度而論,與凝汽運行的額功率與最低功率之差比,如果兩用機組的熱負荷低於額定值,則其調峰幅度將不低於甚至高於凝汽機組。這是因為決定最低負荷值的是鍋爐特性。而在同樣電負如時,供熱運行的鍋爐負荷高於凝汽運行時的負荷。隨著熱負荷的增大,(大致是額定值以上),機組調峰幅度下降,當熱負荷超過額定值而達到最大值時,調峰幅度為零。綜合以上情況可見,在我國電力供應尚不充足的情況下,經過統籌規劃,遠近結合,合理分配熱負荷,則發展城市供熱與電網的調峰需要是可以適當照顧的。