文献标识码：B文章编号：1003-0492（2025）12-115-03中图分类号：TM619

★张志强（厦门市政环能股份有限公司，福建厦门361000）

关键词：电热联产；供热改造；供热能力

针对每小时10～35蒸吨锅炉，《福建省“十四五”空气质量改善规划》提出，加快供热管网建设，依托电厂、大型企业开展远距离供热示范，充分释放热电联产、工业余热等供热能力，淘汰管网覆盖范围内的燃煤锅炉。加大燃煤小锅炉淘汰力度，积极推进10蒸吨/小时以下的燃煤锅炉淘汰；县级及以上城市建设区原则上不再新建35蒸吨/小时以下的燃煤锅炉。

随着福建省对空气质量的严格要求，供热需求持续增加。垃圾焚烧发电厂通过供热改造，可有效替代部分燃煤锅炉，缓解了供热压力。同时，工业园区对蒸汽和热水的需求也为供热业务提供了市场空间。焚烧发电厂供热具有显著的经济、环保和社会效益，是未来城市能源供应和垃圾处理的重要方向。

福建某生活垃圾焚烧发电厂是利用生活垃圾焚烧发电的发电厂，也是一个利民的民生工程。发电厂一期装机规模为1条设计出力能力400t/h的焚烧线，配1x9MW凝气式汽轮发电机组，二期尚未安装建设。垃圾焚烧发电厂所在工业园区内未形成区域集中供热，天然气管道也未全面覆盖。园区内其他企业用汽需求量大，为电热联产创造了改造条件。

1　机组概况

1.1　锅炉

垃圾焚烧锅炉采用三峰卡万塔环境产业有限公司生产的CITY2000逆推式机械炉排炉，其单台最大处理能力400t/d。余热锅炉由南通万达锅炉有限公司制造，型号为SLC400-4.0/400，额定蒸发量为39.6t/h，过热器出口压力为4.0MPa，蒸汽温度为400℃。

1.2　汽轮机

汽轮机采用山东济南发电设备厂有限公司生产的N9-3.9/390型，中压、单缸、冲动、凝汽式汽轮机。汽轮机设有三级回热抽汽：第一级抽汽供给空气预热器（暖风器）用汽；第二级抽汽供给除氧器用汽；第三级抽汽供给低压加热器用汽。各抽汽管路上均装有单向抽汽阀，当自动主汽门关闭后，抽汽逆止阀也自动关闭，防止蒸汽倒窜进入汽轮机。

1.3　减温减压器

除氧器减温减压器采用杭州华惠阀门有限公司生产的减温减压装置，其额定进汽压力为4.0mpa、温度为400℃。减压减温后出口蒸汽压力为0.5mpa、温度为180℃，比焓值为2812.1kj/kg，额定流量为5t/h，减温水压力为6mpa、温度为130℃。

2　汽轮发电机组保持30%负荷运行，供热能力测算

2.1　除氧器耗汽量计算

根据热力学第一定律，加热器的热平衡计算，可直接求出加热器的加热蒸汽量或其他放热质的质量。其计算的原理是：加热蒸汽在加热器中放出的热量等于被加热质所吸收的热量。

根据混合式加热器的工作原理，其流入加热器的热量等于流出加热器的热量，如图1所示。其热平衡方程式为式（1）：

式中，q_m——加热器的出水量，kg/h；

h'_g——加热器出口水焓，即相应压力下的饱和水焓，kj/kg；

q_mc——加热器加热蒸汽量，kg/h；

h_c——加热蒸汽焓，kj/kg；

q_mn——加热器进水量，kg/h；

h'_n——加热器进水焓，kj/kg。

图1混合式加热器热力平衡图

加热蒸汽放出的热量等于给水吸收的热量，加热器的质量平衡式为式（2）：

将其代入式（1），并整理得式（3）：

考虑加热器散热损失，取加热器效率为η,得式（4）：

2.1.1　汽轮机30%负荷运行时，除氧器所需的加热蒸汽量汽轮机保持30%负荷运行，其热力平衡图如图2所示，汽轮机一级抽汽退出运行的情况下，除氧器进水量为14.8t/h；汽轮机二级抽汽供给除氧器加热用，除氧器出水温度为109.8℃，比焓值为464.1kj/kg；未达到除氧所需的温度要求，除氧器出水温度需除氧器减温减压器后蒸汽进行加热至130℃，比焓值为546.3kj/kg。

考虑除氧器散热损失和排氧门损失，除氧器效率η1取0.95。假设除氧器所需加热蒸汽量为ɑ1，将其代入式（4）得：

ɑ1（2812.1-546.3）×0.95=14.8×（546.3-464.1）

则除氧器所需加热蒸汽量为ɑ1=0.57t/h。

图2 汽轮机热力平衡图

2.1.2　软化水补至除氧器，除氧器所需的加热蒸汽量

假设可用于对外供热的新蒸汽量为a，考虑锅炉定排、连排的损失（按锅炉蒸发量的2%计算），则补水量为a×（1+2%）=1.02a；除盐水采用补至除氧器方式补足供汽损失，除盐水常温时温度为25℃，比焓值为104.8kj/kg；除氧器正常运行时除氧需将除盐水加热至130℃。假设除氧器所需加热蒸汽量为ɑ2，除氧器效率η1取0.95，将其代入式（4），得：ɑ2（2812.1-546.3）×0.95=1.02a×（546.3-104.8）

则除氧器所需加热蒸汽量为ɑ2=0.209a。

2.1.3　除氧器减温减压器入口新蒸汽量的计算

假设减温减压器入口新蒸汽量为a1，根据热平衡式（3）整理可得式（5）：

考虑减温减压器的散热损失，取加热器效率为η，得式（6）：

结合质量守恒、质量平衡式（2），得式（7）：

已知：除氧器减温减压器入口新蒸汽参数为压力为4mpa，温度为400℃，比焓值为3214.5kj/kg；减温减压器出口蒸汽量为ɑ1+ɑ2=0.209a+0.57；减温减压器减温水采用高压给水，比焓值为546.3kj/kg；减温减压器效率η2取0.98，代入式（7），得：

a1（3214.5-2812.1）0.98+a1（2812.1-546.3）=（0.209a+0.57）（2812.1-546.3）

除氧器减温减压器入口新蒸汽量为a1=0.18a+0.49，故除氧器耗汽量为（0.18a+0.49）t/h。

2.2　暖风器耗汽量

汽轮机30%负荷运行时，汽轮机一级抽汽需退出运行。暖风器低压段由暖风器减温减压器减压后供给，暖风器正常投运时，所需新蒸汽量a2为3t/h。

2.3　蒸汽吹灰耗汽量

该项目锅炉采用蒸汽吹灰，正常运行时一天投运两次，所需新蒸汽量为3t/d。由于小时耗气量占比小，暂忽略不计。

2.4　可用供热蒸汽量的计算

根据该项目锅炉正常运行时额定蒸发量（即供汽量）为39.6t/h，故汽轮发电机组保持30%负荷运行时，根据汽轮机汽平衡图，汽轮机耗气量为14.8t/h，则全厂汽平衡式为：

14.8+a+a1+a2=39.6t/h

结合上述a1=0.18a+0.49，得a=18t/h，则生产工况正常时最大可用于对外供热新蒸汽量为18t/h。

除氧器所需加热蒸汽量为ɑ1+ɑ2=0.209a+0.57=4.33t/h，小于除氧器减温减压器额定出力，故原除氧器减温减压器满足此方案供汽时除氧器所需的加热蒸汽量的要求。

3　汽轮发电机组停运，供热能力测算

3.1　除氧器耗汽量计算

3.1.1　除氧器所需的加热蒸汽量

根据锅炉额定蒸发量为39.6t/h，考虑锅炉定排、连排的损失（按蒸发量的2%计算），则所需给水量为39.6×（1+2%）=40.41t。若加热蒸汽参数为0.5mpa，180℃，除盐水直接补至除氧器，除氧器正常运行时除氧需将除盐水加热至130℃。假设除氧器所需加热蒸汽量为ɑ1，考虑除氧器散热损失和排氧门损失，除氧器效率η1取0.95，将其代入式（4），得：ɑ1（2812.1-546.3）×0.95=40.41×（546.3-104.8）

则除氧器所需加热蒸汽量为ɑ1=8.29t/h。

3.1.2　除氧器减温减压器入口新蒸汽量的计算

已知：减温减压器入口新蒸汽参数为压力4mpa、温度400℃、比焓值3214.5kj/kg；减温减压器出口蒸汽量为ɑ1=8.29t/h；减温水采用高压给水，比焓值为546.3kj/kg。假设减温减压器入口新蒸汽量为a1，减温减压器效率η2取0.98；代入式（7），得：

a1（3214.5-2812.1）0.98+a1（2812.1-546.3）=8.29×（2812.1-546.3）

除氧器减温减压器所需新蒸汽量为a1=7.06t/h，故除氧器耗汽量为7.06t/h。3.2　暖风器耗汽量

汽轮机停运时，汽轮机一级抽汽需退出运行。暖风器低压段由暖风器减温减压器减压后供给，暖风器正常投运时，所需新蒸汽量a2为3t/h。

3.3　蒸汽吹灰耗汽量

此项目锅炉采用蒸汽吹灰，正常运行时一天投运两次，所需新蒸汽量为3t/d。由于小时耗汽量占比小，暂忽略不计。

3.4　可用供热蒸汽量的计算

根据该项目锅炉正常运行时额定蒸发量（即供汽量）为39.6t/h，当汽轮发电机组停运时，全厂汽平衡式为：

a+a1+a2=39.6t/h

得a=29.54t/h，则生产工况正常时最大可用于对外供热新蒸汽量为29.54t/h。

除氧器所需加热蒸汽量为ɑ1=8.29t/h，大于除氧器减温减压器额定出力，故原除氧器减温减压器无法满足此方案供汽时除氧器所需的加热蒸汽量的要求，需更换为出口蒸汽压力为0.5mpa、温度为180℃、额定流量不低于8.29t/h的减温减压器。

4　结束语

该项目汽轮发电机组保持30%负荷运行时，最大连续可用于供热新蒸汽量为18t/h。此运行方式确保了生产所需的厂用电，同时当外部用汽需求下降时，可增加汽轮发电机组负荷，锅炉可保持正常运行，生产运行方式调整较为灵活，安全性较高。当汽轮发电机组停运时，最大连续可用于供热新蒸汽量为29.54t/h。生产所需用电需外购，生产成本增加，且当外部用汽量下降时，锅炉需降负荷运行。

供热改造需根据电厂自身情况及周边用汽环境，并在确定对外供汽的压力和流量基础上，因地制宜地制定改造方案[2]。该项目采用发电机组保持30%负荷运行、剩余蒸汽对外供热的运行方式，增强了电热联产的灵活性及安全性，同时提高了电厂收益，缓解了园区用汽需求。

作者简介：

张志强（1987-），男，福建漳州人，工程师，学士，现就职于厦门市政环能股份有限公司，研究方向为机电设备安装与维护。

参考文献：

[1]陈新.凝汽式发电厂抽汽供热的热经济性分析[J].内燃机与配件,2018,(11):95-96.

[2]刘兵,盖东飞.火力发电厂纯凝机组供热改造中控制系统设计分析[J].华电技术,2016,38(01):22-24+77.

摘自《自动化博览》2025年12月刊