摘要：通常，許多燃氣熱電機組采用低壓缸空載供熱改造以保障冬季供熱。為分析在有限天然氣量、不同背壓下低壓缸空載的供熱性能，以某燃氣-蒸汽聯合循環直接空冷機組為例，通過計算不同背壓下低壓缸的最小進汽量，確定空載供熱的安全調節范圍;并建立包含供熱量、低壓缸功量、冷源損失及輔助設備耗電量的能量系統㶲分析模型，評價低壓缸空載工況的供熱經濟性。結果表明，降低背壓有利于增加燃氣機組的最大供熱出力、低電負荷下的熱調峰能力及低壓缸能量系統的㶲效率。

　　關鍵詞:燃氣熱電機組;低壓缸空載;最小進汽量;熱調峰;供熱經濟性;㶲效率;直接空冷

　　0引言

　　冬季供暖是民生保障工程。近年來，隨著環保要求日益嚴苛，工業供熱鍋爐被逐步取締，熱電廠承擔了主要供熱任務。由于新能源電力的迅猛發展以及國家對“棄風、棄光”的限制，使得熱電廠電負荷減小，限制了機組的供熱能力。這種熱電耦合現象給冬季供暖帶來了極大的困擾[1]。燃氣熱電機組憑借聯合循環效率高、污染排放低、電熱負荷響應快等優點，得到較快發展[2]。但同時，由于天然氣用量的爆發式增長，大范圍的“氣荒”問題頻繁發生[3]，也使燃氣熱電廠尖峰供熱能力不足。所以，如何在有限天然氣供應條件下最大程度地提升適應性調峰供熱能力是燃氣熱電機組急需解決的技術難題。

　　燃氣論文范例：城市燃氣安全隱患分析與防范措施探究

　　綜合現有熱電廠供熱改造技術[4-6]，低壓缸零出力技術憑借改造成本低和供熱經濟性好等優點[7]，擁有廣泛的工程應用前景。低壓缸零出力改造技術采用完全密封的蝶閥切斷低壓缸原進汽管道，新增旁路管道通入少量冷卻蒸汽以帶走低壓缸內的鼓風熱量，并防止末級葉片發生顫振[4-8]。但目前，對于最小冷卻蒸汽量的確定方法鮮有文獻提及。而且，關于供熱經濟性的研究大多集中在以熱效率來評價供熱系統的能量利用程度，并未考慮能量品質和輔助設備能耗等因素。本文以某燃氣-蒸汽聯合循環熱電聯產的直接空冷機組為例，分析低壓缸空載供熱性能，利用末級動葉出口相對容積流量確定出不同背壓下低壓缸的最小進汽流量，并通過計算供熱安全區分析了低壓缸空載供熱的適應性調峰能力。最后，采用㶲分析方法全面地評價了低壓缸空載供熱的運行經濟性。

　　1機組概況

　　該機組為國內首座燃氣-蒸汽聯合循環熱電聯產直接空冷機組。該機組為2臺燃氣輪機、2臺余熱鍋爐配1臺蒸汽輪機，即“二拖一”模式，總裝機容量約為860MW。余熱鍋爐為三壓、再熱型式，設置有高、中、低壓主蒸汽及再熱蒸汽系統。蒸汽輪機為雙缸、一次中間再熱、抽凝式直接空冷汽輪機。冬季供熱期間，兩臺余熱鍋爐的低壓蒸汽與中壓缸排汽混合，一部分進入低壓缸做功后流入空冷島，另一部分前往熱網加熱器加熱一次網回水。低壓缸空載供熱方案通過加大空冷島的抽真空能力，降低機組運行背壓以減小低壓缸進汽量，最大化供熱蒸汽量，提升機組的最大供熱能力。

　　2低壓缸空載供熱

　　2.1小容積流量工況

　　低壓缸空載供熱時低壓缸處于小容積流量工況，級內流動將發生很大的變化，出現脫流和渦流，甚至引發顫振。一般將動葉根部開始出現脫流的工況稱為小容積流量工況[9]。長時間處于小容積流量工況時葉片甚至機組的安全將受到以下嚴重威脅：(1)末級處于鼓風工況，消耗機械功導致效率降低，并產生鼓風熱量，可能引起低壓缸過熱甚至變形;(2)末級葉片動應力增加，可能導致葉片顫振甚至斷裂。

　　2.2不同背壓下的最小進汽流量

　　采用阻尼結構的空冷機組末級葉片在設計時通常在

　　2.3熱電聯產機組的熱調峰性能

　　當電負荷受電網調控而降低時，機組應具備較強的應急熱調峰能力，且該應急熱調峰能力與供熱安全區直接相關[15]。計算燃氣-蒸汽聯合循環機組的供熱安全區，需要考慮燃氣輪機的最大燃氣量、燃燒器最小穩燃氣量，以及蒸汽輪機的低壓缸最小進汽量。本機組的最大燃氣量為60.95t/h，燃燒器穩燃氣量為26.38t/h。

　　3空載供熱工況下的運行經濟性

　　空載供熱模式下，低壓缸進汽流量降低，使冷源損失減少，運行經濟性提高。但熱效率評價方法沒有考慮電、熱的品質差別，而且降低背壓是以增加空冷風機和真空泵能耗為代價。所以，本文采用㶲方法分析空載工況下供熱系統的經濟性。

　　4結論

　　(1)降低空冷機組運行背壓有利于低壓缸進汽量減少，供熱蒸汽量增大，實現供熱能力的提升。在燃氣熱電廠上應用低壓缸空載供熱方案，可使機組的最大供熱出力增加約68MW。(2)低壓缸空載供熱可以有效提升燃氣熱電機組在低負荷下的應急熱調峰能力。在相同電負荷下，供熱調節范圍約增加120.4MW。(3)低壓缸空載工況下，燃氣機組的供熱系統㶲效率隨背壓和環境溫度的降低而升高，供熱經濟性提高。

　　參考文獻：

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　　作者：劉嘉樂，馬素霞，馬紅和，張立芳