（大唐国际发电股份有限公司北京高井热电厂 北京 100041）
摘要：针对联合循环机组冬季运行的特点，对不同工况下机组实际运行数据分析，给出了不同燃机负荷和不同供热负荷下汽轮机发电量和供热量变化比例关系，确定联合循环机组供热的经济性。
关键字：燃气－蒸汽联合循环；供热；全厂热效率；抽凝模式
导言
目前加速发展清洁能源发电技术已成为我国电力工业实现可持续发展的重要目标。燃气－蒸汽联合循环机组因具有效率高、排放清洁和能够有效参与电力调峰等特点而得到广泛应用。虽然燃气－蒸汽联合循环机组在供热方面已成为首选机型，但存在天然气成本较高（相较煤价）的问题，努力提高热电联产机组供热效率和供热能力成为当务之急。一种采用同步自动换挡（Synchro-Self-Shifting）离合器的新型汽轮机得到广泛的研究与应用。通过SSS离合器的啮合与脱开来实现机组纯凝、抽凝和背压3种工况的切换。本文拟通过对高井热电厂F级燃气－蒸汽联合循环二拖一机组的运行经济性进行分析，以便得到机组最佳的供热方案。
1机组概况
该燃气－蒸汽联合循环机组由两台PG9371FB型燃气轮发电机组、两台余热锅炉和一台蒸汽轮发电机组组成，燃料采用天然气。燃机采用美国GE公司生产的PG9371FB型燃气轮机，其中燃气轮发电机组采用F级多轴、单燃料、室内布置、快装式、干式低NO x燃烧重型燃机；蒸汽轮发电机组采用中间再热、双缸双排汽、背压供热、凝汽式汽轮机组，燃气轮机和蒸汽轮机各配套1台空气冷却发电机组，3台发电机额定功率均为320MW。余热锅炉由哈尔滨锅炉厂制造，采用三压再热、无补燃、自然循环余热锅炉。热力系统流程简图如图1所示。燃气轮机排气进入余热锅炉后产生高压蒸汽，高压主蒸汽进入蒸汽轮机高中压缸高压部分做功，高压缸排汽经冷再热蒸汽管道分别回到两台余热锅炉再热器；从余热锅炉再热器联箱出口的热再热蒸汽进入蒸汽轮机高中压缸中压部分做功，中压缸排汽和低压主蒸汽合并的蒸汽分两路运行，一路进入低压缸做功，低压缸排汽排入凝汽器，另一路排入热网加热器，作为热网加热器的供热蒸汽。纯凝和抽凝模式下低压转子通过SSS离合器连接到高中压转子，其中抽凝模式下供热蒸汽从中低压联通管抽出，分两路同时供给热网加热器和低压缸，以实现热网热负荷和电负荷的比例达到目标值；背压模式下SSS离合器脱开，中压缸排汽及低压主蒸汽全部送至热网加热器。机组设置4台热网加热器、4台热网疏水冷却器、2台管式余热利用水水换热器。该联合循环机组夏季工况下采用纯凝运行方式，主要参与电力调峰，，冬季供热工况下采用抽凝或背压运行方式，以供暖为主。机组主要热力参数列于表1。
3运行经济性分析
为了验证背压和抽凝两种模式下机组的经济性，分别在一拖一和二拖一运行方式下进行了机组的性能考核试验。
3.1一拖一运行
一拖一运行工况即一台燃机带汽机运行，试验过程中通过改变燃机负荷调整抽汽量，每个工况点稳定运行10min～15min，并记录3组数据取平均值。试验数据如表2所示。抽凝与背压工况下抽汽量与全厂热效率之间的关系如图2所示。
3.2二拖一运行
一拖一运行工况下，启动另一台燃机，带负荷后两台燃机并汽完成后，进入二拖一运行工况，试验过程中通过改变燃机负荷调整抽汽量，每个工况点稳定运行10min～15min，
4结论
以华北地区某F级带有SSS离合器的燃气－蒸汽联合循环机组为例，通过试验确定了该电厂冬季工况抽凝和背压两种运行模式的抽汽供热量和全厂热效率，分析结果如下：
4.1关于供热量方面。一拖一运行时抽凝和背压模式供热量范围均为200t/h～400t/h，二拖一运行时背压模式供热量范围为400t/h～770t/h，抽凝模式供热量范围为400t/h～620t/h，背压模式可达到最大供热量需求。
4.2关于全厂热效率方面。一拖一运行时，对应于不同的供热量（200t/h～400t/h），抽凝和背压两种模式下全厂热效率值差别不大，同时变化幅度较小（0.751～0.771）；二拖一运行时，当供热量范围为400t/h～620t/h时，背压模式较抽凝模式全厂热效率值高，随着供热量增加，全厂热效率值提高，背压模式下供热量范围620t/h～770t/h时，全厂热效率值达到最大值0.83。
4.3综合考虑供热量和全厂热效率方面。当供热量在200t/h～400t/h时，抽凝模式较背压模式不涉及SSS离合器脱开操作，降低了运行操作风险，同时也能保证较高的全厂热效率，因此具有明显的优势；当供热量在400t/h～620t/h时，背压模式具有较高的全厂热效率值，能够有效地提高电厂的经济性；当供热量在620t/h～770t/h时，需采用背压模式才能满足要求。因此，根据供热需求量来选取机组运行模式对全厂经济性至关重要。
4.4增加热负荷提高电厂经济效益。目前，高井热电厂为北京西部地区冬季采暖供热中心，不断提高冬季供热量，减少凝汽发电比重，是提高联合循环机组效益的关键所在，在目前的基础上努力发展热用户、开辟供热新途径，替代热水炉，以继续增加全厂供热量，实现电厂收益最大化。同时，应积极开发夏季供热新途径，推广热电冷三联产，提高机组热效率，增加电厂总收益。
结束语
随着我国经济建设迅猛发展、人民生活水平日益提高，对热力电力能源的需求不断增长，建设清洁高效、低污染低排放的燃气循环热电工程将是今后电力投资发展的重点。但是，仍应清醒的认识到，供热环节中仍存在着能源利用率低及供热经济性差等诸多问题，能源的有效利用率与发达国家相比，还存在很大差距。在当前价格体系下，应稳步提高电厂热负荷并实现电厂热、电、冷三联供，替代热水炉，有效的提高热电厂的热经济型和能源的综和利用率，达到提高经济效益，减少能源损耗，减少环境污染的最终目的。
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论文作者:马卫华
论文发表刊物:《电力设备》2017年第35期
论文发表时间:2018/4/28
标签：机组论文; 蒸汽论文; 热效率论文; 全厂论文; 工况论文; 热量论文; 模式论文; 《电力设备》2017年第35期论文;