浅析中小型热电联产汽轮机的优化设计

５ ０ ％。
表示 汽 轮机 的功 率 ， 单位为 ｋ Ｗ。经过 计 算背 压式 汽 轮机 热 耗率 近 似 为３ ６ ０ ０ ｋ Ｊ ／ ｋ Ｗｈ ， 显然这是一常数 ， 通过热耗率无法对其经济性进行判 断， 只有 通 过汽 耗率 来 判 断汽 轮机 的经济 性 。就 汽耗 率来 说 ， 汽 轮 机 组的汽耗率越高 ， 其 占有的供热份额也就越大 ， 热效率相应提高。实 际 的设 计经 验 表 明 ， 汽 耗率 最 高 的机 型是 背 压式 汽 轮机 ， 最 低 的是 冷 凝式 汽 轮机 ［ ３ １ 。 ３ 中小 型热 电联产 汽 轮机 优化 原则 进行 汽 轮 机组 的优 化 时 ， 要 坚 持 可靠 原则 ， 应 该 集 中于成 熟 可 靠 的设 备 ， 对 于 那 些需 要 试制 的设 备 ， 在 购 买 时要 十分 谨 慎 ； 在 确 定 汽 轮 机组 的额 定功 率 时 ， 要 做 到机 组 、 炉 膛 以 及 电耗 相 匹配 ， 实 现 标 准 化设置。 优化工作要实行洋为中用， 将西方先进的优化方法与我国汽 轮机 组 目前 的实 际状 况相 结合 ，对 于那 些可 以优 化 也 可 以不优 化 的 项 目不 能轻 易 修改 ， 防止 工作 管理 中出现 混 乱 的局 面 。在 机 组 、 炉膛 以及 电耗相 匹 配 的原 则上 ， 汽 轮机 组 应该 是 考虑 的重 点 ， 因为就 工 艺 流程 来 说 ， 汽 轮机 组处 于 中心位 置 ， 应将 其工 况作 为 匹配 的基础 。 ４ 中小 型热 电联 产汽 轮机 优化 设计 ４ ． １要尽 量 加 大抽 汽 式 汽轮 机 抽汽 量 的 作 用 ，当抽 汽 压 力 不 变 时， 加 大抽 汽量 的同 时也增 加 了机组 的供 热 负荷 ， 如 果此 时保 持 新 汽 量 为原 有值 ， 机 组 的发 电量 就 会 相 应 减 少 ， 导致 热 电 比的 增 加 ， 热耗 率 降低 ；如 果 此时 保持 发 电量 为 原有 值 ，新 汽量 就 会相 应 的得 到增 加， 导致 热效 率增 加 。 ４ ． ２采用 喷 嘴配 汽的方 式 。当汽 轮机 组 的工 况 变化 较 大时 ， 相 比 于 节流 配 汽 ， 在 可 调抽 汽 口的后 面使 用 喷嘴 配汽 效果 更 佳 ， 更能 提 高 机组 的 内效 率 ， 降低 汽耗率 和热 耗 率 。 ４ ＿ ３在供 热方 式上 ， 尽 量使用 非 调抽 汽方 式 。 当汽轮 机 组 的发 电 量 和抽 汽压 力 等 的变 化情 况 都在 允许 的条件 下 ，应 该尽 量选 用 非 调 抽 汽 方式 ， 可 以在 汽轮 机 上设 计 前 后 两个 非调 抽 汽 口 ， 这样 ， 前 一 个 承 受 的压力 是 工况 允 许 的最 大供 热 压力 ，后 一个 承 受 的压力 为工 况 允 许 的最 小供 热 压力 ， 通 过抽 汽 阀 的切换 ， 对 供 热抽 汽 的位 置进 行 相 应 的改 变 ，使 得在 工 况变 化 范 围较 大 的情况 下也 能 够满 足 用户 的供 热 要求 ４ ． ４ 供暖 时 ， 可 以采用 汽轮 机排 汽 。 在冬 季气 温低 下 的北方 地 区 ， 需 要 的供 暖 热水 量 十分 庞大 ，采 用 抽汽 冷凝 式 汽轮 机 可 以有 效降 低 真 空度 ， 使 得 汽轮 机 的冷 凝压 力 处于 适 当 的程度 ， 供 暖热 源 通过 排 汽 来 实现 。 ４ ． ５对 回热 系统 进行 合理 设 置。 汽轮 机组 的回热 系统 是通 过锅 炉 给水来 实 现 的 ， 热 源 的主 要来 源 形式 是 汽轮 机 的非 调抽 汽 ， 进行 相 应 压 力 以及抽 汽 级数 的合 理设 置可 以有 效提 高机 组 的热效 率 。
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图 １热 电联 产 汽轮机 主要 类 型
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２ 中小 型热 电联 产汽 轮机 组运行 的各类 指标 参数 热 电联 产 装 置 的 热效 率 或 燃 料 利 用 率 高 于 纯 发 电用 汽 轮 机 装 置， 纯 发 电用 凝 汽式 机 组 的热 效 率 约在 ４ ０ ％的 水平 ， 热 电联 产 后 ， 热 电 比增 大 ，其 热 效 率 在 ４ ０ ％～ ８ ５ ％之 间 。本 文 优 化 的对 象 是 小 于 Ｉ Ｏ Ｏ Ｍ Ｗ 机组 ， 属于 中 小型 热 电联 产汽 轮机 。国 家大 力 推广 热 电 联产 产业 的同 时也 对其 机 组 的相应 指 标做 了规定 ，对 于 供热 式 汽轮 发 电 机组 来说 ： （ １ ） 当汽 轮 机组 输 出 的蒸 汽既 用于 发 电又 用 于供 热 时 ， 要 保 证热 总效 率 年平 均值 在 ４ ５ ％以上 。 （ ２ ） 在热电比方面， 容量在 ５ ０ ＷＭ 以下 的机组年平均值应该保持 在 １ ０ ０ ％以上 ， 容量 在 ５ ０ — ２ ０ ０ ＭＷ 的机组 年 平均 值应 该保 持在 ５ ０ ％以 上 ，容 量 在 ２ ０ ０ Ｍ Ｗ 以上 的 两 用 机 组 在 采 暖 期 的 热 电 比应 该 大 于
效果 好 ，是一 项 环境 友好 型 生产 项 目。为 了实 现热 电联 产 的健 康 发 展， 合 理 利用 地 球 上 的有 限 资源 ， 要 对 系 统 进行 必 要 的优 化处 理 ， 本 文 以 中小 型热 电联产 汽 轮机 为对 象进 行研 究 。 ｌ热 电联产 技术 简介 及机 组类 型 ． 热 电联 产 将 一次 能源 初 次利 用后 的余 热 进行 合 理利 用 ，实 现 供 电和供 热 ， 对 热 电联 产 的 技术 特 点 进行 分析 ， 相 比于 热 电 分 产 ， 热 电 联产 利 用 能 源的 效率 更 高 ，因为 它是 由汽轮 机 中 的蒸 汽提 供热 负 荷 的， 不仅 提 高 了热 电 厂 的综合 利用 效 率 ， 在 热 负荷 供 应 的质 量上 也 有 较 为 可靠 的保 证 。在 未来 ， 热 电联 产 技术 将会 有 更加 广 泛 的应 用 ， 当
下， 世界各 国都在大力发展这种供能方式， 我 国国家纪委也 出台了相 应 的 纲领 性 文件 ， 不 断促 进热 电联 产 的 发展 ； 热 电联 产 汽轮 机组 的装 机 容量 越 来 越大 ， 机 组也 朝着 大 型化 的方 向发展 ， 这 样一 来 将会 更 加 节 省能 源 和有 利于 环境 保护 【 】 】 。 图１ 给 出 了 中小 型 热 电联产 汽 轮机 主 要类 型 分类 。依 据 给热 负 荷 提供 蒸 汽 的不 同来 源 ， 可 以将 热 电联产 汽 轮机 分 为三 种 形式 ： 背 压 式、 抽汽凝汽式以及抽汽背压式日 ， 其中， 第一种汽轮机所排出的蒸汽 全 部用 于 给 用户 供热 ， 其 电功 率 的大 小 由热 负 荷来 决定 ， 所 以对 于 这 类 机组 来 说 ， 电负 荷是 不 固定 的 ， 其 较 为适 用 的 场合 是具 有稳 定 热 负 荷 的企 业 自备 电厂 。抽 汽 凝 汽式 汽轮 机是 我 国使 用 最为 广泛 的 一 种热电联产汽轮机型 ， 它是根据热负荷的不同要求 ， 基于凝汽式汽轮 机抽取 已经用于做功的蒸汽 ， 将这些蒸汽用于用户的供热。
科 技 创 新
２ ０ １ ３ 年 第８ 期ｊ 科 技创 新与 应用
浅析 中小 型 热 电联产 汽 轮机 的优 化设 计
刘 超
（ 锦州 Ｉ 汽轮机有 限公 司设计 处， 辽宁 锦 州 １ ２ １ ０ ０ ０ ）
摘 要： 在 热 力发 电厂 中， 热 电联 产 汽轮 机 发 挥 着 重要 作 用 ， 对 其 进 行 必要 的优 化 设 计 可 以促 进 热 电联 产 事 业 的进 一 步 发展 。本 首 先 对 热 电联 产 的相 关概 念 做 了阐述 ， 对 热 电联 产 汽轮 机 进 行 了分 类 ， 根 据 相应 的衡 量指 标 和 优 化 原 则 ， 对 汽轮 机 的 容 量 和参 数 进 行适 当优 化 ， 并 总结 了优 化 过 程 中应 考 虑 的 问题 。
关键词： 热 电联 产 ； 汽轮 机 ； 优 化 设计
引言
面对 自然资源不断匮乏的当今 ，要想对有限资源更经济高效的 利用 ， 就 燃料 来 说 ， 热 电联 产 的 方式 被 视 为 人们 的首 选 ， 作 为 梯 级 利 用 的 方式 之 一 ， 它 成 功 的做 到 了能质 匹 配 ， 对 于 提 高电 厂 的能源 转 换 效率 来 说有 巨 大贡献 。 热 电联 产之 所 以能够 对资 源实 现 高效利 用 ， 原 因之一 是 相 比于 纯冷 凝 汽轮 机 ， 它 使 用 的汽 轮机汽 供热 只 需 消耗 更 少 的 能源 ； 同时， 热 电联 产 的 除 尘