熱電聯(lián)供汽輪機探討

馮國強， 宋紅艷

（1.北京全四維動力科技有限公司，北京100085；2.黑龍江地理信息工程院，哈爾濱150081）

熱電聯(lián)供汽輪機探討

馮國強1， 宋紅艷2

（1.北京全四維動力科技有限公司，北京100085；2.黑龍江地理信息工程院，哈爾濱150081）

介紹了熱電聯(lián)供汽輪機的發(fā)展和性能，以及開發(fā)新型熱電聯(lián)供汽輪機能達到的能源利用率。

汽輪機；亞臨界300MW雙抽汽輪機；能源利用率

0 引言

近年來隨著環(huán)境保護要求提高，能源礦產(chǎn)儲備降低，能源價格上漲等一系列因素，促使社會對一次能源的利用率提出了更高的要求。

1 主要一次能源利用狀況

1）凝汽式汽輪機電站的能源利用率一般為30%～40%，即使超臨界蒸汽參數(shù)、一次再熱、凝汽式機組的能源利用率也小于45%，超臨界、二次再熱27MPa，580/600/600（700 MW，背壓4.5kPa），其能源利用率為45%。

作為國內(nèi)標桿電廠，外高橋三公司2010年經(jīng)過多項技術(shù)該進，兩臺大型機組實現(xiàn)供電煤耗279.39g/kW·h，這屬于中國火電最高效率了，其能源利用率達44%。

2）燃氣輪機的簡單循環(huán)能源利用率一般小于40%。以ABB13E2型（162MW）為例，其能源利用率為35.7%，構(gòu)成燃蒸聯(lián)合循環(huán)（采用凝汽式汽輪機）后可達52.9%，顯著高于超臨界蒸汽循環(huán)裝置。

3）對于供熱型小鍋爐，由于容量小，蒸發(fā)量普遍小于50 t/h。按容量分：2 t/h的鍋爐的平均效率66.7%，4 t/h的鍋爐的平均效率68%，6 t/h的鍋爐的平均效率69.6%，10 t/h的鍋爐的平均效率70%，20 t/h的鍋爐的平均效率75%，50 t/h的鍋爐的平均效率80%［1］。

4）對于大型電站鍋爐，最基本的50 MW汽輪機匹配的高壓220 t/h電站鍋爐效率為92%。

5）熱電聯(lián)供電廠同時提供熱源和電力，其能源利用率可超過80%，明顯高于凝汽機組及燃蒸聯(lián)合循環(huán)機組，甚至超過單純供熱的工業(yè)鍋爐效率。

2 熱電聯(lián)機組

熱電聯(lián)供機組種類繁多，有背壓機、抽凝機、雙抽凝汽機、多抽凝汽機、燃蒸聯(lián)合循環(huán)熱電聯(lián)供機組等。

1）一般凝汽式汽輪機組的凝汽損失很大，達43%～53%，其能源利用率相應(yīng)為30%～45%；而熱電聯(lián)供機組的凝汽損失為0～30%，能源利用率可達54%～84%，若為背壓式機組，凝汽損失為0，能源利用率可達84%，抽汽式機組的熱效率，取決于熱電比的大小(直接影響凝汽損失的大小)，一般在54%～84%范圍內(nèi)。

2）對于汽輪機而言，不管是純發(fā)電還是熱電聯(lián)供，同類型機組，初參數(shù)越高，機組效率越高，如：超高壓（13.2 MPa）機組比高壓（8.83 MPa）機組效率高4%～7%；亞臨界（16.67 MPa）機組比超高壓（13.2 MPa）機組熱效率高4%～7%；超臨界（24.2 MPa）機組比亞臨界（16.67 MPa）機組熱效率高3%～5%。

3）現(xiàn)在運行的熱電聯(lián)供汽輪機種類：

（1）背壓機:排汽壓力0.2～0.6 MPa的機組主要供采暖抽汽，排汽壓力1.0～2.0 MPa的機組主要供工業(yè)抽汽。背壓機組在非供汽工況運行時能源利用率低于25%，在供汽工況運行時能源利用約為78%，因背壓機組在非供汽工況運行時能源利用率太低，一般僅在供汽工況運行，無供汽時停機。

（2）采暖機組（抽汽壓力0.2～0.6 MPa），每年有50%時間運行在采暖工況，50%時間運行在純凝工況。例如：150 MW超高壓抽汽冷凝式機組能源利用率純凝時為37.5%，抽汽時71%，年平均為54.3%；300 MW亞臨界抽汽冷凝式機組能源利用率純凝時為39.2%，抽汽時78.1%，年平均為58.7%。

（3）純工業(yè)抽汽機組（抽汽壓力1.0～1.6 MPa），每年以80%時間運行在抽汽工況，20%時間運行在純凝工況計算。例如：150 MW超高壓抽汽冷凝式機組能源利用率純凝時為37.5%，抽汽時56%，年平均為52.2%；300 MW亞臨界抽汽冷凝式機組能源利用率純凝時為39.2%，抽汽時61.5%，年平均為57.0%。

（4）雙抽機組（同時提供采暖抽汽與工業(yè)抽汽），每年有50%時間運行在雙抽工況，40%時間運行在單工業(yè)抽汽工況。例如：150MW超高壓雙抽冷凝機組能源利用率雙抽時為69%，工業(yè)抽汽時56%，年平均為62.5%；300 MW亞臨界雙抽冷凝機組能源利用率雙抽時為76%，工業(yè)抽汽時61.5%，年平均為68.7%。

4）背壓機組由于在非抽汽工況需要停機節(jié)能，全年運行小時數(shù)少，同時背壓機運行時向電網(wǎng)供電，電網(wǎng)需要根據(jù)背壓機的啟停調(diào)節(jié)各電廠供電率，對電網(wǎng)影響較大，雖然有很高的熱效率，但是機組容量都不大，一般也就12 MW、25 MW、50 MW的，很少有超過50 MW的。

5）現(xiàn)在國內(nèi)熱電廠運行的供熱機組主要是300MW亞臨界抽汽汽機組及600 MW亞臨界抽汽汽機組。

6）現(xiàn)在國內(nèi)熱電廠運行的雙抽機組主要是150 MW超高壓雙抽凝汽機組及200 MW超高壓雙抽凝汽機組。

2008年末，東汽研制成功亞臨界300 MW三缸二排汽雙抽汽輪機，在蘭州西固電廠投產(chǎn)運行。2009年，上汽研制成功亞臨界300 MW三缸二排汽雙抽汽輪機，在山東華能濟寧電廠投產(chǎn)運行。2010年，哈汽研制成功亞臨界300 MW兩缸二排汽雙抽汽輪機，在沈煤紅陽電廠投產(chǎn)運行。三大主力汽輪機廠的亞臨界300 MW雙抽汽輪機投產(chǎn)標志著亞臨界級別雙抽汽輪機的技術(shù)的成熟，具有可以大規(guī)模替代150 MW，200 MW級雙抽機組。

3 結(jié)論

在現(xiàn)有條件下，應(yīng)盡量采用大功率、高參數(shù)的熱電聯(lián)供汽輪機，這對降低我國現(xiàn)有能源消耗及降低空氣污染是有很積極影響的。在現(xiàn)有亞臨界級別汽輪機組的基礎(chǔ)上開發(fā)超臨界雙抽汽輪機能更進一步提高整個社會的能源利用率。

［1］ 張清林.提高中國燃煤工業(yè)鍋爐運行效率及節(jié)能措施研究［J］.潔凈煤技術(shù)，2005，11（2）：5-10.

（編輯黃 荻）

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1002－2333（2014）05－0262－02

馮國強（1979-），男，工程師，長期從事汽輪機研發(fā)工作。

2014-04-06