CN101798941A - 最佳冷源热网加热器及其参数的确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了属于能源技术领域的最佳冷源热网加热器及其参数的确定方法。本发明根据中压缸的最低排汽压力来确定最佳冷源热网加热器的参数，使热电联产系统在无节流工况运行时的压力为中压缸的最低排汽压力，即低压缸性能曲线和热网加热器性能曲线的交点是中压缸的最低排汽压力，使其热电联产系统在全工况时，能减小供热抽汽的节流损失，提高供热机组的发电量，增加热电厂的经济效益。

Description

最佳冷源热网加热器及其参数的确定方法

技术领域

本发明涉及能源技术领域，尤其涉及最佳冷源热网加热器及其参数的确定方法。

背景技术

随着城市集中供热规模的不断增加，热电联产集中供热发展迅速，但是目前的供热机组供热时，通常都是满足最大供热，热电厂与热网站脱节，热网加热器在利用抽汽放热量加热热网水的过程中，不能充分利用中压缸的最低排汽压力，供热抽汽时阀门的节流损失很大，造成了能源品位的浪费，增大了由于供热抽汽而损失的发电量。因此，应根据中压缸的最低排汽压力和热网侧的供热要求合理选择热网加热器，充分利用中压缸的最低排汽压力并降低节流损失，进一步提高供热效率，将对提高供热机组的发电量，节约供热耗能产生深远意义。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术中所描述的目前供热系统中由于热网加热器选取不合理而造成能源浪费的问题，提出了最佳冷源热网加热器及其参数的确定方法。

其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、已知汽轮机中压缸的最低排汽压力，热电联产系统在无节流工况运行时，当供热抽汽控制阀和低压缸调节阀全开时，中压缸的排汽压力等于低压缸的进口压力，同时等于热网加热器的压力。计算热电联产系统在无节流工况运行时低压缸的进汽流量，并据此确定热网加热器的供热抽汽量；

步骤二、已知中压缸的最低排汽压力和额定工况时中压缸的初压和背压，根据弗留格尔公式，由于中压缸的进汽流量不变，确定中压缸在最低排汽压力时的初压；

弗留格尔公式为：

$\frac{G_1}{G}=\sqrt{\frac{p_{01}^2-p_{g1}^2}{p_0^2-p_g^2}}$

其中，G为中压缸额定工况时的流量；P₀为中压缸额定工况时的进汽压力；P_g-为中压缸额定工况时的背压；G₁-为中压缸任意工况时的流量，如临界背压工况时；P₀₁-为中压缸流量为G₁时的初压；P_g1-为中压缸流量为G₁时的背压；

已知中压缸在最低排汽压力时的初压，并且由于中压缸的进口温度不变，得到中压缸在最低排汽压力时的进口焓；已知中压缸在最低排汽压力时的初压和排汽压力，确定中压缸在最低排汽压力时的理想焓降，再乘以中压缸的效率，得到实际焓降；中压缸在最低排汽压力时的进口焓值与其实际焓降之差为中压缸在最低排汽压力时的焓值，即进入热网加热器的供热蒸汽的焓值；

步骤三、根据供热抽汽的过热蒸汽焓值和抽汽的疏水焓值(按饱和水焓计算)之差，确定供热抽汽在热网加热器中的焓降；而供热抽汽的焓降和供热步骤一中所得抽汽量之积为蒸汽的放热量；由于供热抽汽的放热量等于热网水侧的吸热量，已知热网的循环水量和热网的性能曲线，得到热网水的温升和相对应的供、回水温度；

Q_吸＝Q_放＝M c_pΔt

其中：M为循环水质流量，单位kg/s；c_p为水的比热容，单位kJ/(kg·K)；Δt为进出口温度差，单位K；

步骤四、根据中压缸以最低排汽压力在无节流工况运行时，热网加热器水侧的进、出口温度、流量以及汽侧的供热抽汽压力、饱和蒸汽温度和抽汽量，选定最佳冷源热网加热器或者根据上述条件对热网加热器进行方案设计。

本发明根据中压缸的最低排汽压力来确定最佳冷源热网加热器的参数，使热电联产系统在全工况时，能减小供热抽汽的节流损失，提高供热机组的发电量，增加热电厂的经济效益。

附图说明

图1：热电联产系统的联合特性曲线示意图；

图2：中压缸热力过程示意图；

图3：热网侧特性曲线；

图4：供热机组供热抽汽连接方式的流程示意图；

图5：本发明一个实施例中确认最佳冷源热网加热器的逻辑关系图。

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

结合图5，以哈尔滨汽轮机厂的300MW供热机为例说明。如图4所示，中压缸1的最低排汽压力P_z为0.25MPa。设计热电联产系统在无节流工况运行时的压力为中压缸的最低排汽压力，此时供热抽汽控制阀3和低压缸调节阀4全开，中压缸的最低排汽压力0.25MPa等于低压缸的进口压力，同时等于热网加热器5的进汽压力，如图1所示。根据低压缸性能曲线，已知低压缸2的进口压力P_L＝0.25MPa，可得到低压缸的进汽流量D_L＝338t/h；中压缸的排汽流量D_z约为710t/h，其与低压缸进汽流量之差为进入热网加热器的供热抽汽量G＝372t/h。

根据中压缸的热力过程示意图，如图2所示，已知中压缸的最低排汽压力P_z＝0.25MPa和额定工况时中压缸的初压3.537MPa和背压0.3923MPa，由于中压缸的进汽流量不变，根据弗留格尔公式，计算出中压缸在最低排汽压力时的初压P_z0＝3.524MPa，又因中压缸的进口温度537℃不变，所以可知中压缸在最低排汽压力时的进口焓h_z0＝3535.16kJ/kg。已知中压缸的最低排汽压力及对应的初压确定其理想焓降为730.61kJ/kg，再乘以中压缸的效率，此处取93％，得到其实际焓降Δh_z＝679.46kJ/kg；而当中压缸的最低排汽压力为无节流工况时，中压缸排汽的过热蒸汽焓值为中压缸在最低排汽压力时的进口焓与其实际焓降之差，即h_z＝2855.69kJ/kg。

热电联产系统在无节流工况运行时，供热抽汽的过热蒸汽焓等于中压缸的排汽焓，供热抽汽的过热蒸汽焓与抽汽的疏水焓值(按饱和水焓计算)之差为供热抽汽在热网加热器中的焓降，Δh_r＝2320.34kJ/kg；而供热抽汽的焓降和供热抽汽量之积为抽汽的放热量，Q_放＝239769kW；热网加热器中，供热抽汽的放热量等于热网水侧的吸热量，根据热网的性能曲线，如图4所示，已知热网的循环水量，假设为7200t/h，可得到热网水的温升，约为28.6℃和相应的供、回水温度，84℃、55℃。

最后，确定中压缸的最低排汽压力在无节流工况时，热网加热器水侧的进、出口温度为84℃、55℃，流量7200t/h以及汽侧的供热抽汽压力0.25MPa、饱和蒸汽温度127℃和抽汽量372t/h，根据所确定的参数，选定或设计热电联产系统全工况运行时的最佳冷源热网加热器。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.最佳冷源热网加热器及其参数的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、已知汽轮机中压缸的最低排汽压力，计算热电联产系统在无节流工况运行时低压缸的进汽流量，并据此确定热网加热器的供热抽汽量；

步骤二、已知额定工况时中压缸的初压和背压，根据弗留格尔公式，确定中压缸在最低排汽压力时的初压；并据此确定中压缸在最低排汽压力时的进口焓值；

根据上述求得的中压缸在最低排汽压力时的初压，确定中压缸在最低排汽压力时的理想焓降，乘以该中压缸的效率，得到实际焓降；

上述中压缸在最低排汽压力时的进口焓值与其实际焓降之差为中压缸在最低排汽压力时的焓值，即进入热网加热器的供热蒸汽的焓值。

步骤三、根据供热抽汽的过热蒸汽焓值和抽汽的疏水焓值之差，确定供热抽汽在热网加热器中的焓降；

供热抽汽的焓降和步骤一中所得供热抽汽量之积为蒸汽的放热量；

已知热网的循环水量和热网的性能曲线，得到热网水的温升和相对应的供、回水温度。

步骤四、根据中压缸以最低排汽压力在无节流工况运行时，热网加热器水侧的进、出口温度、流量以及汽侧的供热抽汽压力、饱和蒸汽温度和抽汽量，选定最佳冷源热网加热器或者根据上述条件对热网加热器进行方案设计。

Images