熱電聯(lián)產系統(tǒng)冷源領域節(jié)能及耦合機理研究.pdf

1、改革開放以來，隨著我國城市化水平的提高和居民生活條件的不斷改善，我國熱電聯(lián)產事業(yè)得到了迅速的發(fā)展，然而對這一體系的研究尚不夠完善。2008年我國熱電聯(lián)產的裝機容量比2007年增加8.71％，但供熱量反而比2007年減少3.83％；2009年熱電聯(lián)產的裝機容量比2008年增加24.87％，年供熱量僅增加3.4％，這說明一些供熱機組的供熱能力并未發(fā)揮出來。“節(jié)能減排，科學發(fā)展”是當前我國經濟發(fā)展過程中的一項重要舉措，熱電聯(lián)產不但是國內外公認

2、的有效節(jié)能措施，也是改善城市環(huán)境質量的重要手段，更是低碳經濟發(fā)展的必由之路，為此對熱電聯(lián)產進行深入研究提出新的目標。
　　 本文首先將傳統(tǒng)的熱電廠總熱效率公式進行改進，將公式中的分子表示為熱電聯(lián)產機組純凝工況運行時的發(fā)電量、抽汽工況運行時的供熱量和由于供熱而損失的發(fā)電量3部分組成。該公式不但將熱電聯(lián)產機組在非供熱期和供熱期的兩種運行情況同時反映出來，并且還指出了提高供熱機組總熱效率的3個途徑，明確了供熱機組與純凝機組的區(qū)別。供熱

3、機組的先進性應體現(xiàn)在提高機組的供熱能力，并且在機組提供相同供熱量的情況下，機組能夠多發(fā)電。熱電聯(lián)產的研究應是對冷源領域的科學研究。將供熱機組、熱網(wǎng)加熱器、供熱熱網(wǎng)系統(tǒng)、熱用戶和室外環(huán)境組成的總能系統(tǒng)建立為熱電聯(lián)產系統(tǒng)，分析各子系統(tǒng)的自身特性和與其它子系統(tǒng)之間的耦合機理，對熱電聯(lián)產系統(tǒng)進行全工況研究，由此針對不同容量的供熱機組提出不同的運行方案。
　　 以熱網(wǎng)加熱器為熱電聯(lián)產系統(tǒng)聯(lián)合特性研究的切入點，考慮熱網(wǎng)加熱器內換熱管壁厚對其

4、傳熱性能的影響，根據(jù)傳熱學的基本理論，對換熱管的內、外側壁溫進行迭代計算，準確計算熱網(wǎng)加熱器的傳熱系數(shù)K。建立熱網(wǎng)加熱器的數(shù)學模型，得到不同回水溫度下，熱網(wǎng)加熱器供熱抽汽量與飽和蒸汽壓力的性能曲線；再結合熱網(wǎng)系統(tǒng)性能得到熱網(wǎng)加熱器性能曲線，即隨著熱負荷的增加，熱網(wǎng)加熱器所需的抽汽流量和抽汽壓力也隨之提高。將熱網(wǎng)加熱器性能和汽輪機低壓缸性能聯(lián)合得到熱電聯(lián)產系統(tǒng)聯(lián)合特性，即汽輪機中壓缸排汽壓力呈“V”字型變化，供熱機組的無節(jié)流工況(中壓缸排

5、汽壓力、低壓缸進汽壓力和熱網(wǎng)加熱器抽汽壓力都相等)為機組運行時中壓缸排汽壓力的最低點；并根據(jù)無節(jié)流工況特點提出最佳冷凝熱網(wǎng)加熱器--使熱電聯(lián)產系統(tǒng)的無節(jié)流工況的壓力達到中壓缸允許的最低排汽壓力時的熱網(wǎng)加熱器，并對其具體的計算方法進行詳細介紹。熱電聯(lián)產系統(tǒng)聯(lián)合特性的提出，為熱電聯(lián)產系統(tǒng)中能量的合理匹配及系統(tǒng)優(yōu)化指明了方向。
　　 開展供熱機組的變工況功率計算，準確計算出不同供熱參數(shù)下，機組的發(fā)電功率，也就是可計算出機組由于對外供熱

6、抽汽而減少的發(fā)電功率的量化，并將熱電聯(lián)產系統(tǒng)聯(lián)合特性與供熱機組的變工況特性結合，編制熱電聯(lián)產系統(tǒng)變工況計算程序。已知室外溫度的變化，可求得熱網(wǎng)的供、回水溫度，熱負荷的需求，熱網(wǎng)加熱器的主要參數(shù)以及汽輪機的各段參數(shù)，并提供該工況下汽輪機的熱平衡圖。為熱電聯(lián)產冷源領域研究能夠實現(xiàn)節(jié)能增效提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。
　　 根據(jù)能量梯級利用原理和熱電聯(lián)產聯(lián)合特性提出供熱系統(tǒng)運行的新模式--供熱系統(tǒng)串聯(lián)布置的方案。在應用過程中對該方案進行優(yōu)化，

7、提出非對稱式串聯(lián)供熱布置方式，即兩臺供熱機組串聯(lián)布置，分段加熱熱網(wǎng)水，并采取增加高溫段熱網(wǎng)加熱器換熱面積的方法降低供熱抽汽壓力，減小供熱抽汽對機組發(fā)電量的影響。以200MW供熱機組為例，非對稱式串聯(lián)供熱布置方式比傳統(tǒng)并聯(lián)布置方式，在額定工況下，機組可增加發(fā)電功率約1萬kW。并針對目前我國300MW供熱機組中低壓分缸壓力過高的問題，將溴化鋰吸收式熱泵應用于該機組的供熱過程中，回收機組排入凝汽器的余熱，兩臺機組采用串聯(lián)布置的供熱模式，提高機