文獻標識碼：B文章編號：1003-0492（2025）12-115-03中圖分類號：TM619

★張志強（廈門市政環能股份有限公司，福建廈門361000）

關鍵詞：電熱聯產；供熱改造；供熱能力

針對每小時10～35蒸噸鍋爐，《福建省“十四五”空氣質量改善規劃》提出，加快供熱管網建設，依托電廠、大型企業開展遠距離供熱示范，充分釋放熱電聯產、工業余熱等供熱能力，淘汰管網覆蓋范圍內的燃煤鍋爐。加大燃煤小鍋爐淘汰力度，積極推進10蒸噸/小時以下的燃煤鍋爐淘汰；縣級及以上城市建設區原則上不再新建35蒸噸/小時以下的燃煤鍋爐。

隨著福建省對空氣質量的嚴格要求，供熱需求持續增加。垃圾焚燒發電廠通過供熱改造，可有效替代部分燃煤鍋爐，緩解了供熱壓力。同時，工業園區對蒸汽和熱水的需求也為供熱業務提供了市場空間。焚燒發電廠供熱具有顯著的經濟、環保和社會效益，是未來城市能源供應和垃圾處理的重要方向。

福建某生活垃圾焚燒發電廠是利用生活垃圾焚燒發電的發電廠，也是一個利民的民生工程。發電廠一期裝機規模為1條設計出力能力400t/h的焚燒線，配1x9MW凝氣式汽輪發電機組，二期尚未安裝建設。垃圾焚燒發電廠所在工業園區內未形成區域集中供熱，天然氣管道也未全面覆蓋。園區內其他企業用汽需求量大，為電熱聯產創造了改造條件。

1　機組概況

1.1　鍋爐

垃圾焚燒鍋爐采用三峰卡萬塔環境產業有限公司生產的CITY2000逆推式機械爐排爐，其單臺最大處理能力400t/d。余熱鍋爐由南通萬達鍋爐有限公司制造，型號為SLC400-4.0/400，額定蒸發量為39.6t/h，過熱器出口壓力為4.0MPa，蒸汽溫度為400℃。

1.2　汽輪機

汽輪機采用山東濟南發電設備廠有限公司生產的N9-3.9/390型，中壓、單缸、沖動、凝汽式汽輪機。汽輪機設有三級回熱抽汽：第一級抽汽供給空氣預熱器（暖風器）用汽；第二級抽汽供給除氧器用汽；第三級抽汽供給低壓加熱器用汽。各抽汽管路上均裝有單向抽汽閥，當自動主汽門關閉后，抽汽逆止閥也自動關閉，防止蒸汽倒竄進入汽輪機。

1.3　減溫減壓器

除氧器減溫減壓器采用杭州華惠閥門有限公司生產的減溫減壓裝置，其額定進汽壓力為4.0mpa、溫度為400℃。減壓減溫后出口蒸汽壓力為0.5mpa、溫度為180℃，比焓值為2812.1kj/kg，額定流量為5t/h，減溫水壓力為6mpa、溫度為130℃。

2　汽輪發電機組保持30%負荷運行，供熱能力測算

2.1　除氧器耗汽量計算

根據熱力學第一定律，加熱器的熱平衡計算，可直接求出加熱器的加熱蒸汽量或其他放熱質的質量。其計算的原理是：加熱蒸汽在加熱器中放出的熱量等于被加熱質所吸收的熱量。

根據混合式加熱器的工作原理，其流入加熱器的熱量等于流出加熱器的熱量，如圖1所示。其熱平衡方程式為式（1）：

式中，q_m——加熱器的出水量，kg/h；

h'_g——加熱器出口水焓，即相應壓力下的飽和水焓，kj/kg；

q_mc——加熱器加熱蒸汽量，kg/h；

h_c——加熱蒸汽焓，kj/kg；

q_mn——加熱器進水量，kg/h；

h'_n——加熱器進水焓，kj/kg。

圖1混合式加熱器熱力平衡圖

加熱蒸汽放出的熱量等于給水吸收的熱量，加熱器的質量平衡式為式（2）：

將其代入式（1），并整理得式（3）：

考慮加熱器散熱損失，取加熱器效率為η,得式（4）：

2.1.1　汽輪機30%負荷運行時，除氧器所需的加熱蒸汽量汽輪機保持30%負荷運行，其熱力平衡圖如圖2所示，汽輪機一級抽汽退出運行的情況下，除氧器進水量為14.8t/h；汽輪機二級抽汽供給除氧器加熱用，除氧器出水溫度為109.8℃，比焓值為464.1kj/kg；未達到除氧所需的溫度要求，除氧器出水溫度需除氧器減溫減壓器后蒸汽進行加熱至130℃，比焓值為546.3kj/kg。

考慮除氧器散熱損失和排氧門損失，除氧器效率η1取0.95。假設除氧器所需加熱蒸汽量為ɑ1，將其代入式（4）得：

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

則除氧器所需加熱蒸汽量為ɑ1=0.57t/h。

圖2 汽輪機熱力平衡圖

2.1.2　軟化水補至除氧器，除氧器所需的加熱蒸汽量

假設可用于對外供熱的新蒸汽量為a，考慮鍋爐定排、連排的損失（按鍋爐蒸發量的2%計算），則補水量為a×（1+2%）=1.02a；除鹽水采用補至除氧器方式補足供汽損失，除鹽水常溫時溫度為25℃，比焓值為104.8kj/kg；除氧器正常運行時除氧需將除鹽水加熱至130℃。假設除氧器所需加熱蒸汽量為ɑ2，除氧器效率η1取0.95，將其代入式（4），得：ɑ2（2812.1-546.3）×0.95=1.02a×（546.3-104.8）

則除氧器所需加熱蒸汽量為ɑ2=0.209a。

2.1.3　除氧器減溫減壓器入口新蒸汽量的計算

假設減溫減壓器入口新蒸汽量為a1，根據熱平衡式（3）整理可得式（5）：

考慮減溫減壓器的散熱損失，取加熱器效率為η，得式（6）：

結合質量守恒、質量平衡式（2），得式（7）：

已知：除氧器減溫減壓器入口新蒸汽參數為壓力為4mpa，溫度為400℃，比焓值為3214.5kj/kg；減溫減壓器出口蒸汽量為ɑ1+ɑ2=0.209a+0.57；減溫減壓器減溫水采用高壓給水，比焓值為546.3kj/kg；減溫減壓器效率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）

除氧器減溫減壓器入口新蒸汽量為a1=0.18a+0.49，故除氧器耗汽量為（0.18a+0.49）t/h。

2.2　暖風器耗汽量

汽輪機30%負荷運行時，汽輪機一級抽汽需退出運行。暖風器低壓段由暖風器減溫減壓器減壓后供給，暖風器正常投運時，所需新蒸汽量a2為3t/h。

2.3　蒸汽吹灰耗汽量

該項目鍋爐采用蒸汽吹灰，正常運行時一天投運兩次，所需新蒸汽量為3t/d。由于小時耗氣量占比小，暫忽略不計。

2.4　可用供熱蒸汽量的計算

根據該項目鍋爐正常運行時額定蒸發量（即供汽量）為39.6t/h，故汽輪發電機組保持30%負荷運行時，根據汽輪機汽平衡圖，汽輪機耗氣量為14.8t/h，則全廠汽平衡式為：

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

結合上述a1=0.18a+0.49，得a=18t/h，則生產工況正常時最大可用于對外供熱新蒸汽量為18t/h。

除氧器所需加熱蒸汽量為ɑ1+ɑ2=0.209a+0.57=4.33t/h，小于除氧器減溫減壓器額定出力，故原除氧器減溫減壓器滿足此方案供汽時除氧器所需的加熱蒸汽量的要求。

3　汽輪發電機組停運，供熱能力測算

3.1　除氧器耗汽量計算

3.1.1　除氧器所需的加熱蒸汽量

根據鍋爐額定蒸發量為39.6t/h，考慮鍋爐定排、連排的損失（按蒸發量的2%計算），則所需給水量為39.6×（1+2%）=40.41t。若加熱蒸汽參數為0.5mpa，180℃，除鹽水直接補至除氧器，除氧器正常運行時除氧需將除鹽水加熱至130℃。假設除氧器所需加熱蒸汽量為ɑ1，考慮除氧器散熱損失和排氧門損失，除氧器效率η1取0.95，將其代入式（4），得：ɑ1（2812.1-546.3）×0.95=40.41×（546.3-104.8）

則除氧器所需加熱蒸汽量為ɑ1=8.29t/h。

3.1.2　除氧器減溫減壓器入口新蒸汽量的計算

已知：減溫減壓器入口新蒸汽參數為壓力4mpa、溫度400℃、比焓值3214.5kj/kg；減溫減壓器出口蒸汽量為ɑ1=8.29t/h；減溫水采用高壓給水，比焓值為546.3kj/kg。假設減溫減壓器入口新蒸汽量為a1，減溫減壓器效率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）

除氧器減溫減壓器所需新蒸汽量為a1=7.06t/h，故除氧器耗汽量為7.06t/h。3.2　暖風器耗汽量

汽輪機停運時，汽輪機一級抽汽需退出運行。暖風器低壓段由暖風器減溫減壓器減壓后供給，暖風器正常投運時，所需新蒸汽量a2為3t/h。

3.3　蒸汽吹灰耗汽量

此項目鍋爐采用蒸汽吹灰，正常運行時一天投運兩次，所需新蒸汽量為3t/d。由于小時耗汽量占比小，暫忽略不計。

3.4　可用供熱蒸汽量的計算

根據該項目鍋爐正常運行時額定蒸發量（即供汽量）為39.6t/h，當汽輪發電機組停運時，全廠汽平衡式為：

a+a1+a2=39.6t/h

得a=29.54t/h，則生產工況正常時最大可用于對外供熱新蒸汽量為29.54t/h。

除氧器所需加熱蒸汽量為ɑ1=8.29t/h，大于除氧器減溫減壓器額定出力，故原除氧器減溫減壓器無法滿足此方案供汽時除氧器所需的加熱蒸汽量的要求，需更換為出口蒸汽壓力為0.5mpa、溫度為180℃、額定流量不低于8.29t/h的減溫減壓器。

4　結束語

該項目汽輪發電機組保持30%負荷運行時，最大連續可用于供熱新蒸汽量為18t/h。此運行方式確保了生產所需的廠用電，同時當外部用汽需求下降時，可增加汽輪發電機組負荷，鍋爐可保持正常運行，生產運行方式調整較為靈活，安全性較高。當汽輪發電機組停運時，最大連續可用于供熱新蒸汽量為29.54t/h。生產所需用電需外購，生產成本增加，且當外部用汽量下降時，鍋爐需降負荷運行。

供熱改造需根據電廠自身情況及周邊用汽環境，并在確定對外供汽的壓力和流量基礎上，因地制宜地制定改造方案[2]。該項目采用發電機組保持30%負荷運行、剩余蒸汽對外供熱的運行方式，增強了電熱聯產的靈活性及安全性，同時提高了電廠收益，緩解了園區用汽需求。

作者簡介：

張志強（1987-），男，福建漳州人，工程師，學士，現就職于廈門市政環能股份有限公司，研究方向為機電設備安裝與維護。

參考文獻：

[1]陳新.凝汽式發電廠抽汽供熱的熱經濟性分析[J].內燃機與配件,2018,(11):95-96.

[2]劉兵,蓋東飛.火力發電廠純凝機組供熱改造中控制系統設計分析[J].華電技術,2016,38(01):22-24+77.

摘自《自動化博覽》2025年12月刊