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1、 三菱9E级机组与应急锅炉运行方式经济性研究 摘要：随着对外供热量的大幅增加，机组在热负荷和经济性之间产生了矛盾。伴随着应急锅炉的正式投产，合理调整热电机组及应急锅炉的运行方式，确保热电机组的经济效益达到最大化已成为了当前的重中之重。关键词：供热；应急锅炉；经济性0 前言随着常州广源热电的正式关停，2台应急锅炉的建造完工，电厂最高热负荷已经超出单台机组最大供热能力，需要开启两套机组以满足热负荷的需求，而两套机组运行时会引起机组发电气耗过高从而导致亏本运行，因此机组在热负荷和电负荷之间产生的矛盾加大，既要满足供热，又要确保发电效益，所以需在比对机组发电量和供热量等前提条件下，合理匹配好热电机组与
2、应急锅炉的运行方式，从而确保机组运行的经济效益最大化。1 设备概况江苏华电戚墅堰发电有限公司2200MW级燃机热电联产工程供热抽汽凝汽式汽轮机原为东方汽轮机有限公司生产的高压、单缸、双压、下排汽、抽汽凝汽式供热汽轮机。汽轮机为高、低双压合缸设计，低压进汽位于13级后，其中高压额定进汽流量为190 t/h，低压额定进汽流量为45 t/h；机组采用可调整抽汽，抽汽口位于10级后，原设计额定抽汽抽汽量为80 t/h，随着对外供热量增加对旋转隔板进行了改造，额定抽汽量提高到了110 t/h（燃机满负荷时最大抽汽量可达到130 t/h）。应急供热锅炉是由扬州晨光特种设备有限公司生产的双锅筒纵置式、D型布
3、置水管快装锅炉。单台锅炉额定出力40t/h，额定出力下过热蒸汽温度300，锅炉耗气量3400Nm3/h。2 热电机组供热现状分析2.1 热电机组及应急供热锅炉供热能力分析供热目标：确保广源线压力0.7Mpa 应急锅炉启动时间：启动方式启动时间（min）主蒸汽温度（）热态启动10t200温态启动2080t200冷态启动60t80三菱9E级热电二套机组（#5/6机、#7/8机）对外供热以中间抽汽供热为主，在满足供热压力，受天气、气量等影响情况下，热电机组最大供热能力及实际供热能力见表1。表1：热电机组最大供热能力及实际供热能力机组燃机额定负荷时最大供热能力实际供热能力#5/6机120-125 t/
4、h燃机负荷在8090%时，实际供热能力在100110 t/h#7/8机115-120 t/h应急锅炉供热能力：单炉最大设计供热能力为40t；实际运行情况#1、#2应急炉最大供热能力均为38-39t。2.2 外部热网线路供热流量分析三菱9E级机组的抽汽供热主要承担常州东部地区各单位的供热，在广源热电关停后，其周边的热负荷也由热电公司替代。目前热网主要由戚广线、北线、白金线、机厂线、丁堰线等供热支管线构成。随着戚广线投用后，每月的天平均供热量见表2（以2020年10、11、12月为例），由下表可见，现三菱9E级机组每天平均供热流量约为3000t，平均每小时供热量约为125t。表2：2020年10、
5、11、12月对外供热量月份平均每天供热流量（t/d)平均每小时供热流量（t/h)102956123112888120123080128一周内每日供热流量曲线见图1（以2020年12月01日12月07日为例），由图1可得每日供热流量峰谷值相差较大，峰值约为200t，谷值60t左右，且每日的流量变化趋势相似。图1：2020年12月01日至12月07日供热流量曲线图3 热电机组与应急供热锅炉运行方式的经济性预分析从上文可知现热网用户平均每小时供热约为125t，而单机要保证供热压力0.7Mpa 的情况下，2台机组均无法满足供热出力，因此运行方式就存在以下2种情况：1.双机运行2.单机运行，双炉启停。3
6、.1现应急锅炉不启动，机组双机运行。每日按供热量3000t，供热按市场实际价格227元每吨，管损按2%左右计算，供热每日收益3000*227*0.98=66.7万元；双机运行每日用气量约170万方，价格按2.424元/Nm3，耗气价格为412万元；供电每日约675万kwh，上网电价0.484元,厂用电2%，发电赚约为约为320万元；估算每日亏损约25万。3.2现应急锅炉双炉启停运行，机组单机运行。每日按供热量3000t，供热按市场实际价格227元每吨，管损按2%左右计算，供热每日收益3000*227*0.98=66.7万元；单机运行按每日用气量约93万方加应急锅炉用气12万方，价格按2.424
7、元/Nm3，气价254万元；供电按每日约375kwh，上网电价0.484元，厂用电2%，发电赚约为178万元；估算每日亏损约8-9万。因此当单机运行，应急炉双炉启停，可以达到明显的减亏效果。4 应急炉与热电机组盈利点估算4.1应急锅炉设计耗气量计算：80t*2941/0.98(锅炉效率)/33.75（西气低位热值）约为7113方气每小时。应急锅炉设计气耗约为：7113/80=88.9Nm3/T 应急锅炉实际耗气量为7200方气每小时（此为实际表计值计算），因此应急锅炉实际气耗约为：7200/78=92.3Nm3/T 现供热价格为227元每吨，天然气价格为2.424元/Nm3，因此按照计算当应急
8、炉气耗小于93.6（=227/2.424）时，可达到盈利平衡点。4.2机组发电按燃机额定负荷85%计算每日上网电量约为375kwh，上网电价0.484元；单机运行按每日用气量96万方，天然气价格为2.424元/Nm3；供热价格按227元每吨。最终计算可得出：（96*2.424-375*0.484）*10000/227=2256t,即此时每天需供热约2300t以上可达成机组盈利，对应为每小时平均供热约95t。如表3所示，根据机组燃调时相关试验数据，当平均每小时供热为100t时，对应机组气耗为0.195-0.198Nm3/KWh； 因此估算当机组气耗在0.195-0.198 Nm3 /KWh时，机
9、组可达到盈利平衡点。表3：热电机组气耗与供热量对比机组负荷机组供热量t/h机组气耗Nm3/KWh85%额定燃机负荷00.2235100.2202200.2178300.215400.212500.209600.2061700.2035800.2900.19811000.1951100.1911200.1871300.1855 实际运行中相关指标简图和盈利点分析上图为统计为机组和应急锅炉12月至1月运行时相关报表所得数据，从图中可以看出，机组气耗约为0.195（12月17、19、26）左右时，机组达到利润盈亏平衡点；应急锅炉气耗小于93.6（1月18日数据）左右时，达到利润盈亏平衡点；应急炉和机
10、组数据显示与上文估算值相当，故确定机组气耗0.195，应急锅炉气耗93.6此两点为盈利点。因此为保证能到盈利效果，初步预算机组每日供热量应不小于100t/h，即每天供热量不小于2400t左右，可保证机组气耗达标，机组作为主要供热源；应急锅炉作为辅助供热补充，总利润可以达到盈利效果。6 启停方式预排综上所述为了确保利润达标，需合理安排机组和应急锅炉之间的运行方式，现将相关方式预排如下：当外界供热量超过120t左右时，启动1台应急锅炉；外界供热量超过150t时，启动2台应急锅炉；当外界供热量低于140t左右时，停运1台应急锅炉；当外界供热量低于90-100t时，2台应急锅炉全停；（根据机组实际每日
11、天然气量批复情况）周一至周五早上0-7点机组供热量最大可至近110t左右，由于晚上受气量影响，为确保AGC投用率达标，此时最好能保证一台炉连续运行，确保供热压力稳定（根据广源线出力，及时调整负荷；若机组剩余天然气量充足，可考虑约凌晨1点左右全停应急锅炉）周六至周日早上0-7点机组供热量最大可至近90t左右，因此此时可以确保双炉停用状态。周一至周六早上6点15后启1台炉，约7时左右能带至满负荷，7点后供热出力增加，早班8-16点带至满负荷。19:00后外界供热出力逐渐下降，根据气量及时调整机组或应急锅炉供热出力。21:00左右供热出力降至120t以下，停一台炉。（周六21：00对外供热量约降至90t左右，可停第二台应急炉）周末早上7点左右启一台炉，带约10-15t出力（当对外供热流量90-100t左右时停炉，时段约为12:00-18:00之间）周一早上0-7点，由于周末供热量小，双炉全停，为保证7点后的供热，2台炉约6点左右启动（启动时间错开10-20min）机组全程带满供热出力，应急锅炉作为热量补充。7 总结对于燃气轮机发电机组来说，运行方式的优化对机组高效安全运行起着至关重要的作用。所以作为电厂运行的员工，我们应深挖机组潜力，合理调配机组运行方式，确保机组的出力和效率保持在最佳状态运行，从而为机组安全高效运行贡献出一份力。 -全文完-
