热电联产机组不同供热方式的性能分析与节能优化

摘要

近年来，300MW机组在节能调度中劣势日益凸显，热电联产成为对其技术改造的关键突破口。为保证机组供热改造过程科学合理，本文以某电厂300MW机组为研究对象，开展供热方式的选取、配汽方式的调整以及对常规供热系统的深度优化等方面的相关工作。
　　首先，基于Aspen Plus流程软件，利用机组设计数据建立机组热力系统模型，主要对汽机本体、回热系统、供热系统、轴封系统以及系统压降等进行了详细介绍。模型仿真采取数学建模与软件仿真相结合的方式，利用Aspen Plus内置工具ASW实现Excel与Aspen Plus软件的数据交互。通过误差分析验证该模型以及建模方式准确可靠，为之后的研究提供数据支撑。
　　其次，对机组不同供热方式进行分析，主要比较了再热冷段抽汽供热（简称“冷抽”）和再热热段抽汽供热（简称“热抽”）两种供热方式。首先对所要研究的不同供热方式的热电负荷关系进行计算，绘制供热工况图，并限定之后研究的热电负荷范围。接着在此范围内，从电功率角度出发，对机组热经济性指标以及机组结构性能指标进行计算，综合分析不同供热方式对机组性能的影响，得到冷抽方式优于热抽方式的结论，并在供电标准煤耗的研究中指出该类型机组供热改造设计时供热量最少要高于30t/h。最后引入一次能源相对利用率指标，从系统角度对供热方式的对比进行评价，验证冷抽方式更值得推荐的结论，为同类型机组的工业供热改造设计提供指导。
　　然后，在供热方式及热力系统确定的基础上，研究了机组供热改造后配汽方式的优化调整，以供热机组热耗率为指标，通过改变阀门开度和主汽压力采集热力参数，绘制了热耗率与主汽压力的关系曲线，总结得到不同负荷下的理论最优配汽方式，并对理论分析结果应用到实际中出现的问题进行改进，为机组今后经济运行提供理论指导。
　　最后，对常规供热改造设计进行拓展性研究，对目前工程中供热改造设计的不足进行探讨。首先利用(炯)分析对汽轮机组及其热力系统进行节能诊断，计算主要设备的(炯)效率和(炯)损率因供热引起的变化，找出需要改进的对象。接着针对该对象，基于夹点技术从系统层面提出可行的优化方案，即改造加热器本体或者对高压加热器增加外置式蒸汽冷却器。在此基础上，通过对改进后的机组热力系统进行热力分析，验证增加外置式蒸汽冷却器改进方案的合理性，为机组供热改造的深度节能优化提供思路。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 国内外研究成果及发展动态

1．2．1 工业供热改造方式的研究

1．2．2 机组热力系统建模的研究

1．2．3 热电联产机组性能的研究

1．2．4 机组配汽方式优化的研究

1．2．5 机组热力系统改进的研究

1．3 工业供热改造项目案例

1．3．1 对象机组简介

1．3．2 供热需求分析

1．3．3 可行供热方式分析

1．4 本文主要研究内容

第二章 基于Aspen Plus平台的机组热力系统建模

2．1 Aspen Plus软件介绍

2．2 机组热力系统计算模型

2．2．1 汽机本体

2．2．2 回热系统

2．2．3 供热系统

2．2．4 轴封系统

2．2．5 系统压损

2．3 模型准确性验证

2．3．1 汽机热力参数验证

2．3．2 加热器抽汽量验证

2．3．3 机组热耗率验证

2．4 本章小结

第三章 热电联产机组不同供热方式的性能分析

3．1 热电负荷关系分析

3．1．1 热电负荷约束条件

3．1．2 供热机组工况图

3．1．3 热电负荷范围

3．2 热经济性分析

3．2．1 热耗率

3．2．2 供电煤耗

3．2．3 燃料利用系数

3．3 缸效率分析

3．3．1 高压缸效率

3．3．2 低压缸效率

3．4 从系统角度对机组性能分析的补充

3．5 本章小节

第四章 热电联产机组配汽方式优化研究

4．1 调节级变工况计算模型

4．2 供热机组配汽方式理论研究

4．2．1 定热负荷的配汽方式对热耗率影响分析

4．2．2 定电功率的配汽方式对热耗率影响分析

4．2．3 热电功率范围内的理论最优初压

4．3 供热机组实际可采用的配汽方式分析

4．4 本章小结

第五章 热电联产机组热力系统优化研究

5．1．2 机组热力系统(火用)分析模型

5．1．3 典型工况计算及分析

5．2 基于夹点技术的回热系统优化

5．2．1 夹点技术简介

5．2．2 热力系统冷热物流复合曲线

5．2．3 回热系统换热网络的优化

5．3 增加外置式蒸汽冷却器的热力系统分析

5．3．1 增加外置式蒸汽冷却器的热力系统设计

5．3．2 增加外置式蒸汽冷却器的热力系统简化

5．3．3 增加外置式蒸汽冷却器的热力系统变工况分析

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 全文总结

6．2 工作展望

参考文献

致谢

硕士期间主要研究成果