國內(nèi)新建2×350MW機(jī)組高背壓供熱方案分析

安外爾?克熱木++魏振宇

摘 要：火力發(fā)電廠的冷端損失是電廠熱力系統(tǒng)的最大損失源，汽輪機(jī)排汽損失對火力發(fā)電廠來說是廢熱排放，但對于低品位的建筑采暖而言，則會(huì)造成巨大的能源浪費(fèi)。如果將汽輪機(jī)余熱充分回收用于供熱，將大幅提高電廠的供熱能力和能源利用效率，進(jìn)而創(chuàng)造更好的節(jié)能效益、環(huán)保效益和社會(huì)效益。采用高背壓供熱后，機(jī)組供熱能力和熱電比都會(huì)增加，電廠燃煤量、環(huán)保排放量則會(huì)降低，回收汽輪機(jī)乏汽的余熱可用于城市供熱，變廢為寶，大大提高了電廠的對外供熱能力，進(jìn)而增加電廠的收入。

關(guān)鍵詞：間接空冷；高背壓；供熱；煤耗

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.14.099

目前，火力發(fā)電利用的是汽輪機(jī)乏汽低溫余熱回收冷源損失的熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，主要有高背壓供熱和吸收式熱泵供熱2種。高背壓供熱又分為背壓供熱機(jī)組和低真空循環(huán)水供熱機(jī)組，機(jī)組排汽熱量全部被利用，冷源損失為零；吸收式熱泵供熱需將高溫?zé)嵩醋鳛轵?qū)動(dòng)工質(zhì)，提取低溫循環(huán)水熱源的熱量，并利用部分汽輪機(jī)的冷源損失。

近年來，隨著城市化進(jìn)程的加快和居民生活水平的提高，我國城市居民供熱需求在逐年增加。因此，需對大型純凝或抽凝機(jī)組實(shí)施供熱改造，以實(shí)現(xiàn)冷源損失為零的目標(biāo)，進(jìn)而衍生出多種供熱改造形式。高背壓循環(huán)水直接供熱是目前節(jié)能減排、優(yōu)化電源和熱源、提高城市供熱可靠性的主要手段。它是經(jīng)濟(jì)性比較好的一種，供熱量大，并能在排汽冷源損失為零的前提下保證電熱比，所以，在我國北方地區(qū)，這種方式被廣泛應(yīng)用。

對于350 MW供熱機(jī)組，在不增加機(jī)組容量的前提下擴(kuò)大機(jī)組的供熱能力有4種選擇方案：①采暖期不更換短葉片轉(zhuǎn)子高背壓供熱方案；②采暖期更換短葉片轉(zhuǎn)子高背壓供熱方案；③吸收式熱泵供熱技術(shù)方案；④凝抽背（NCB）機(jī)型方案。

1 采暖期不更換短葉片轉(zhuǎn)子

“采暖期不更換短葉片轉(zhuǎn)子高背壓供熱方案”供熱技術(shù)是在不改變汽輪機(jī)本體、間冷塔現(xiàn)狀的情況下，在采暖期提高汽輪機(jī)的背壓，利用熱網(wǎng)循環(huán)水回水，通過主機(jī)凝汽器回收汽輪機(jī)排汽的余熱進(jìn)行一級加熱，通過熱網(wǎng)加熱器，利用機(jī)組采暖抽汽進(jìn)行二次加熱，以滿足熱網(wǎng)的供水要求，進(jìn)一步提高機(jī)組的采暖供熱能力。同時(shí)，在非供熱期，要切換到間冷塔進(jìn)行純凝工況運(yùn)行。

這種方式的特點(diǎn)是：投資少、見效快、結(jié)構(gòu)簡單，可以實(shí)現(xiàn)純凝和背壓雙模式運(yùn)行。改造后機(jī)組的供熱能力和熱電比增加，回收了冷源損失，增加了經(jīng)濟(jì)效益。但是，凝汽器一次加熱溫度比較低，需要抽汽二次加熱。

2 采暖期更換短葉片轉(zhuǎn)子

為了解決排汽溫度高和容積流量過小引發(fā)的葉片顫振，可在供熱期使用專門設(shè)計(jì)的供熱高背壓轉(zhuǎn)子，將熱網(wǎng)循環(huán)水作為凝汽器的冷卻水。在具體工作過程中，可先提高熱電機(jī)組的背壓，在提高凝汽器出口熱網(wǎng)循環(huán)水溫度后，經(jīng)熱網(wǎng)加熱器加熱后對外供熱，以滿足區(qū)域機(jī)組熱負(fù)荷的要求。供熱結(jié)束后，換回到純凝低壓轉(zhuǎn)子。

這種方式的特點(diǎn)是：在機(jī)組供熱期內(nèi)，冷源損失為零，電熱比高，供熱經(jīng)濟(jì)性好，并且運(yùn)行安全性比較高。但是，投資偏大，變工況時(shí)，溫度可能有所增加，達(dá)到85 ℃左右時(shí)可能需要噴水減溫。在極冷的天氣條件下，當(dāng)機(jī)組自身抽汽量達(dá)不到供熱溫度的要求時(shí)，仍需要其他機(jī)組抽汽提溫。另外，每年需要例行更換轉(zhuǎn)子，在供熱期始末各停機(jī)一次。當(dāng)需要其他機(jī)組抽汽提溫時(shí)，電熱比會(huì)隨之下降，經(jīng)濟(jì)性會(huì)相應(yīng)變差。

3 吸收式熱泵供熱技術(shù)方案

吸收式熱泵能夠充分利用低品質(zhì)熱能，因此，在北方某些熱電廠的采暖供熱中被廣泛應(yīng)用。這些電廠利用熱泵的方法是將電廠循環(huán)水作為低溫?zé)嵩?，充分利用熱泵吸收循環(huán)水中的低溫余熱。待余熱提取后，加熱熱網(wǎng)循環(huán)水回水。這樣做，不僅回收了部分熱量，還因?yàn)闊峋W(wǎng)水溫度升高而減小了熱網(wǎng)加熱器中的不可逆損失。主機(jī)的運(yùn)行背壓、低壓缸排汽量、供熱介質(zhì)參數(shù)、熱泵驅(qū)動(dòng)蒸汽等不同參數(shù)組合配置對熱泵機(jī)組的出力和全廠的熱經(jīng)濟(jì)性有很大的影響。

這種方式的特點(diǎn)是：電廠內(nèi)部改造工作量小，提高了電廠的供熱能力。不改變供熱管道，就可以供更多的熱用戶使用，而且減少了冷源損失，綜合經(jīng)濟(jì)性好。但是，這樣做，需要的溴化鋰吸收式熱泵數(shù)量比較多，而且這種熱泵的相對壽命比較短，大約15年，通常運(yùn)行8年后維護(hù)工作量就會(huì)大幅增加，維護(hù)成本高。

4 凝抽背（NCB）機(jī)型方案

汽機(jī)廠開發(fā)的NCB機(jī)型是在抽凝供熱機(jī)組的基礎(chǔ)上，本著增加機(jī)組供熱能力，減少機(jī)組冷源損失，提高電廠熱效率的原則而開發(fā)出的新機(jī)型。NCB機(jī)型的總體特點(diǎn)是抽汽量大，背壓運(yùn)行時(shí)幾乎無冷源損失，電廠效率高。NCB機(jī)型是在常規(guī)抽汽350 MW機(jī)組高中壓部分與低壓部分之間加裝自動(dòng)同步離合器，適當(dāng)修改部分設(shè)計(jì)而形成的。該機(jī)型具備凝汽、抽汽、背壓3種運(yùn)行功能。根據(jù)供熱負(fù)荷的變化規(guī)律來切換，在供熱負(fù)荷超過抽汽模式的供出量時(shí)，可以切除低壓機(jī)組，高中壓機(jī)組按背壓方式單獨(dú)運(yùn)行。

凝抽背（NCB）機(jī)型方案是汽機(jī)廠為了增加機(jī)組供熱能力而研發(fā)的汽輪機(jī)機(jī)型，暫無應(yīng)用實(shí)例。因此，此方案不推薦使用。

5 結(jié)論

綜上所述，新建機(jī)組采用“采暖期不更換短葉片轉(zhuǎn)子高背壓供熱”的方案最經(jīng)濟(jì)，效率最高。

參考文獻(xiàn)

[1]沈士一，莊賀慶，康松，等.汽輪機(jī)原理[M].北京：中國電力出版社，1998.

〔編輯：白潔〕