某双抽供热机组热电联产经济性分析文献综述

1. 文献综述（或调研报告）：

热电联产的主要功能是将高品位的蒸汽转换为电能而将低品位的蒸汽直接供给热能,很好地实现了能量的梯级运用。除此之外,某些机组还可以将中等品位的蒸汽交予工业使用。这样的能量梯级运用很好地做到了将对应温度的蒸汽直接用于需求的途径这一点,极大地提高了蒸汽的利用和转化问题。从能量运用与损失角度来看,热电联产的使用使生产过程中的乏汽损失大大降低,从而提高了能量的应用效率。

热电联产在世界范围内担当着越来越重要的角色,也从最初单一节能减排的定位升级到现在多元化的发展,并在当今的世界依然有着广阔的应用空间和巨大的发展潜力,将随着发展的多样化需求面临不同的问题。

因此,首先认清热电联产技术在我国和世界现如今的发展环境下面临的挑战与任务,与对充分发挥热电联产技术优势有重要的指导作用,查阅文献后发现目前研究已有较大进展:

1.工业供热改造方式的研究

我国纯凝热电系统联产产业发展主要特征之一就是大量对纯凝热力机组的热电供热系统改造。与目前新建成的供热发电机组改造相比,对我厂现有供热机组的升级改造主要具有设备投资少、工期短、设备综合利用率高的三大特点。300MW燃气机组改造工业燃气供热系统改造工程涉及的工业供热处理方式大致上可分为以下几种^[1][2]:

方式一:直接使用抽汽化水供热。直接使用抽汽燃气供热系统是最简单的燃气供热处理方式,它不必再需要对供热机组结构做任何内部结构的任何修改。对于高温度参数量的工业用热蒸汽,常用低速抽汽供热方式可分为再热段预冷段低速抽汽低温供热和再热热段高速抽汽高温供热。前者主要是在后排高压式气缸和前排汽蝶喷水阀之后的两个位置同时进行的打开孔阀的抽汽,受制于锅炉燃气再热器最小缸的蒸汽通量和流量值的限制通常每缸可以所允许的最大抽汽量为50t/h,若同时考虑长期使用锅炉再热器汽侧喷水阀和减温阀的调节控制手段可一定很大程度上的提高最大抽汽量,不过此时的提高速度是以锅炉再热器的使用寿命和热损耗提高为主要代价,不是很推荐长期连续使用。后者主要是在整个再热器热源出口至整个中压主汽缸口的进口抽汽阀之间或在蒸汽进入管道的恰当温度部位上打开孔进行抽汽,一般用户允许的最大温度抽汽量约控制为150t/h,但由于使用再热器热源阶段蒸汽管道的整体设计抽汽温度不能等同整个主汽缸的温度,蒸汽管道需要经过减温或经减压后加热才能直接供给热源的用户,经济性不是很理想。

方式二:系统采用新型压力电流匹配器进行供热。压力传动匹配器系统是一种新型蒸汽高压引射控制装置,基本原理同类于蒸汽高压喷射器,即通过利用蒸汽高压喷射流体通过抽吸器向低压喷射流体可以提高蒸汽引射流体参数。从理论上来说,只要装在高压压力汽源、低压压力汽源的各种参数及额定蒸汽量和载负荷上的压力温度匹配器符合制造厂家的要求,压力温度匹配器就一定可以非常稳定性地输出任意一种参数及不同流量的额定蒸汽,但在实际工业应用中多不适用于需要输出额定蒸汽量及流量在100t/h以下的特殊场合。压力匹配器主要适用压力参数为驱动低压汽源抽汽的压力升降电压比不不得超过2.5,驱动汽源蒸汽压力即使用高压驱动汽源的引射压力与驱动低压汽源抽汽的引射压力之比范围越大相比越好,但压力不得超过小于4,引射压力系数最好在2~6之间,如果压力超过这个参数范围,经济效益就明显有所下降^[3]。相比于直接采用抽汽方式供热,压力传动匹配器虽然能够有效率地降低对抽汽供热器的蒸汽机和减温器在减压时的损失,但是对系统在应变工况下的适应性较差,严重时甚至无法正常工作。此外,压力匹配器投资也相对较多,是否采用它进行供热改造,需要设计院与厂家仔细斟酌。

方式三:汽轮机本体改造供热。汽轮机气缸本体安装改造工程包括了在缸内上部加装新式旋转进气隔板以及缸内加装前后座式气缸截止阀等。加装双向旋转传动隔板主要是在达到指定的抽汽流向口后(顺蒸汽抽汽流向)两侧增设一个双向旋转传动隔板可用来直接控制机组抽汽的旋转压力和抽汽流量,300mw机组的双向旋转传动隔板一般都是采用双向节流方式调节。加装座室腔缸阀主要是广泛指为有效适应300mw中压机组专用热电机和联产工业机的抽汽,在台式中压机内缸室和外缸上部按纵横向分别布置3个(或4个)独立的座缸调节室和腔缸阀室,每个调节腔室可装配1台小型独立座缸油压发动机,调节腔缸阀均置后可以独立进行控制。通常,当管道抽汽水流量已经大于10%当地下水流量时,就不能直接采用这种管道供热开口闭孔式的抽汽供热方式,此时这两种采用汽轮机供热本体结合改造后的供热抽汽方式即可成为合适的供热选择,最大管道抽汽量可同时满足300t/h。但是当汽车抽出蒸汽量已经小于10%当地的车流量时,则不可能建议同时采用这两种道路改造运输方式。还有一个值得注意的一点是,抽汽传动压力峰值高于1.8mpa时,由于高压旋转传动隔板前后传动压差较大,不宜直接采用高压旋转传动隔板转换抽汽压力方式。汽轮机本体改造耗时较多,成本较高,目前在工业供热改造中己很少使用。

2.机组热力系统建模的研究

机组热力系统建模是热电联产机组不同供热方式的性能分析以及节能优化的基础。整个研究过程都是基于模型开展,只有模型稳定可靠才能保证研究所得到的结论准确有效。常规的系统建模方式主要有两种:一是理论建模法,即从系统的工作机理出发,在准确分析系统特性的基础上,对影响系统的众多因素进行简化,建立合适的过程或系统的数学模型,由于特殊处理的存在会使分析精确性存在一定偏差,同时模型结构也相对较为复杂^[4][5];二是试验建模法,即忽略过程或系统的工作原理,根据实测数据建立数学模型,通过拟合、逼近等方式来得到输入-输出之间的映射,达到模型系统运行的目的,不过该方法需要现场试验,无法对设计工作提供作用^[6][7]。