熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)冷源領(lǐng)域節(jié)能及耦合機(jī)理研究.pdf

1、改革開放以來(lái)，隨著我國(guó)城市化水平的提高和居民生活條件的不斷改善，我國(guó)熱電聯(lián)產(chǎn)事業(yè)得到了迅速的發(fā)展，然而對(duì)這一體系的研究尚不夠完善。2008年我國(guó)熱電聯(lián)產(chǎn)的裝機(jī)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(chǎn)的裝機(jī)容量比2008年增加24.87％，年供熱量?jī)H增加3.4％，這說(shuō)明一些供熱機(jī)組的供熱能力并未發(fā)揮出來(lái)?！肮?jié)能減排，科學(xué)發(fā)展”是當(dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過(guò)程中的一項(xiàng)重要舉措，熱電聯(lián)產(chǎn)不但是國(guó)內(nèi)外公認(rèn)

2、的有效節(jié)能措施，也是改善城市環(huán)境質(zhì)量的重要手段，更是低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必由之路，為此對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)進(jìn)行深入研究提出新的目標(biāo)。
　　 本文首先將傳統(tǒng)的熱電廠總熱效率公式進(jìn)行改進(jìn)，將公式中的分子表示為熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組純凝工況運(yùn)行時(shí)的發(fā)電量、抽汽工況運(yùn)行時(shí)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(chǎn)機(jī)組在非供熱期和供熱期的兩種運(yùn)行情況同時(shí)反映出來(lái)，并且還指出了提高供熱機(jī)組總熱效率的3個(gè)途徑，明確了供熱機(jī)組與純凝機(jī)組的區(qū)別。供熱

3、機(jī)組的先進(jìn)性應(yīng)體現(xiàn)在提高機(jī)組的供熱能力，并且在機(jī)組提供相同供熱量的情況下，機(jī)組能夠多發(fā)電。熱電聯(lián)產(chǎn)的研究應(yīng)是對(duì)冷源領(lǐng)域的科學(xué)研究。將供熱機(jī)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(chǎn)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(jī)理，對(duì)熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行全工況研究，由此針對(duì)不同容量的供熱機(jī)組提出不同的運(yùn)行方案。
　　 以熱網(wǎng)加熱器為熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)聯(lián)合特性研究的切入點(diǎn)，考慮熱網(wǎng)加熱器內(nèi)換熱管壁厚對(duì)其

4、傳熱性能的影響，根據(jù)傳熱學(xué)的基本理論，對(duì)換熱管的內(nèi)、外側(cè)壁溫進(jìn)行迭代計(jì)算，準(zhǔn)確計(jì)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(xué)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(jié)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(fù)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(jī)低壓缸性能聯(lián)合得到熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)聯(lián)合特性，即汽輪機(jī)中壓缸排汽壓力呈“V”字型變化，供熱機(jī)組的無(wú)節(jié)流工況(中壓缸排

5、汽壓力、低壓缸進(jìn)汽壓力和熱網(wǎng)加熱器抽汽壓力都相等)為機(jī)組運(yùn)行時(shí)中壓缸排汽壓力的最低點(diǎn)；并根據(jù)無(wú)節(jié)流工況特點(diǎn)提出最佳冷凝熱網(wǎng)加熱器--使熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的無(wú)節(jié)流工況的壓力達(dá)到中壓缸允許的最低排汽壓力時(shí)的熱網(wǎng)加熱器，并對(duì)其具體的計(jì)算方法進(jìn)行詳細(xì)介紹。熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)聯(lián)合特性的提出，為熱電聯(lián)產(chǎn)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(jī)組的變工況功率計(jì)算，準(zhǔn)確計(jì)算出不同供熱參數(shù)下，機(jī)組的發(fā)電功率，也就是可計(jì)算出機(jī)組由于對(duì)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(chǎn)系統(tǒng)聯(lián)合特性與供熱機(jī)組的變工況特性結(jié)合，編制熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)變工況計(jì)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(fù)荷的需求，熱網(wǎng)加熱器的主要參數(shù)以及汽輪機(jī)的各段參數(shù)，并提供該工況下汽輪機(jī)的熱平衡圖。為熱電聯(lián)產(chǎn)冷源領(lǐng)域研究能夠?qū)崿F(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(jí)利用原理和熱電聯(lián)產(chǎn)聯(lián)合特性提出供熱系統(tǒng)運(yùn)行的新模式--供熱系統(tǒng)串聯(lián)布置的方案。在應(yīng)用過(guò)程中對(duì)該方案進(jìn)行優(yōu)化，

7、提出非對(duì)稱式串聯(lián)供熱布置方式，即兩臺(tái)供熱機(jī)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(duì)機(jī)組發(fā)電量的影響。以200MW供熱機(jī)組為例，非對(duì)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(jī)組可增加發(fā)電功率約1萬(wàn)kW。并針對(duì)目前我國(guó)300MW供熱機(jī)組中低壓分缸壓力過(guò)高的問題，將溴化鋰吸收式熱泵應(yīng)用于該機(jī)組的供熱過(guò)程中，回收機(jī)組排入凝汽器的余熱，兩臺(tái)機(jī)組采用串聯(lián)布置的供熱模式，提高機(jī)