供热机组夏季出力影响因素问题分析及解决对策

随着国民经济的快速发展和人们生活水平的提高，电网用电负荷急剧攀升，特别是在夏季连续高温湿热天气，电力需求更加旺盛。国华北京热电受自然环境限制，循环冷却水采用开式循环方式，由于河道散热面积不足和连年干旱河道新鲜水减少的影响，使夏季循环水来水温度经常超过设计温度，制约了机组发电能力。本文根据国华热电分公司开式循环这一特点分析了夏季制约机组发电出力的影响因素并提出了应对措施，以满足电网需求和发电公司利润最大化的目标。

1 夏季制约机组电负荷的因素
      1.1开式循环冷却水系统散热面积严重不足的影响
      国华热电水面冷却系统由二道沟排水渠、高碑店湖及通惠河的部分河道组成，冷却面积之和约为0.27km2，冷却散热面积不足常规开式循环冷却方式的400MW机组的十分之一。
      冷却散热面积严重不足与北京市连年干旱新鲜水补水不足使国华热电每逢夏季循环水入口水温经常超过设计温度33℃，极端温度曾达到42℃。

1.2汽轮机凝结器真空降低对电负荷的影响
      国华www.china-heating.com热电机组为德国ABB制造DKEH—IND31双缸双排汽凝汽抽汽机组。凝结器真空规程规定维持＜15kPa（绝对压力）。汽轮发电机以蒸汽为工质，在热力循环中，燃料的化学能通过燃烧转变成热能，在汽轮机中由热能转变成机诫能，汽轮机带动发电机旋转，机诫能转变成电能。
      汽轮机内做功后的废汽也称为乏汽进入凝汽器，乏汽中含有大量的汽化潜热，通过冷却介质（即循环冷却水）将乏汽的汽化潜热带走，乏汽冷凝后作为锅炉给水进入热力循环。循环冷却水是热力循环中不可缺少的一环。蒸汽在凝结过程中本身体积缩小近30000倍，从而给汽轮机低压侧造成近-100kPa的极低负压。由于是热电联产机组，外界热力负荷的变化，反映到汽轮机的凝汽器中就是凝汽量的变化。
      循环水温升高超过设计规定后，乏汽不能在凝汽器内很好地凝结，造成真空下降。乏汽在凝汽器内的工作温度，是该工作压力下的饱和蒸汽温度。真空下降，则排汽压力升高，排汽饱和温度随之升高。循环水温度升高后，影响凝汽器排气压力升高，排气温度同时升高。当排气温度超过规定时，汽轮机低压缸过分膨胀，将造成机组中心线位置的改变，致使机组产生剧烈震动，造成低压转子末几级叶片松动等重大设备毁坏事故。因此规程规定机组凝汽器真空＜15kPa（绝对压力）。在正常工况下设计的循环水温最高为33℃。

1.3夏季热力市场不足对电负荷的影响
      根据以上分析可以看出，当循环水温度升高致使凝汽器真空下降时，与夏季热负荷减少，增加低压缸排汽量有直接关系。
      夏季北京市集中供热市场需求低，仅为冬季的十分之一，受此影响，夏季对外供热量也仅相当于冬季十分之一左右，如图1所示。
      在热负荷减少的情况下，当机组电负荷增加时，汽机进汽量增加，进入凝汽器的乏汽量随之增大，使凝汽器的换热负担加重，影响真空降低，在凝汽器真空＞15kPa（绝对压力）时，将影响机组的安全性及发电出力。
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      国华热电在开发夏季热力市场，推广应用蒸汽溴化锂制冷方面进行了有益尝试，在厂区全部使用蒸汽溴化锂制冷的基础上，为华贸中心提供蒸汽作为其溴化锂制冷汽源。通过两条蒸汽管线将热源送入华贸中心60万平米公建区的四座制冷站。在溴化锂机组作工后的蒸汽凝结水通过专用水箱收集，经过严格检测合格后回收至国华热电热力系统。国华热电又与有关方面共同开展了热水溴化锂制冷前期可行性研究工作。

      提高机组出力的有效措施一是积极开拓夏季热力市场，特别是采暖热力市场，按照北京现有热电联产机组设计采暖供热能力计算，可为3700万平米面积提供制冷，可削减电网65万千瓦负荷；二是通过改变河道排水方式提高再生水的降温效果；三是通过安装小型机力冷却装置，确保相关设备良好冷却提高安全稳定及经济性能；四是通过新建机力循环冷却塔彻底解决循环水温高的问题。

（本文为节选内容），原文作者：神华国华国际电力股份有限公司北京热电分公司 张文丽  神华国华（北京）电力研究院有限公司  韩正华