國內新建2×350MW機組高背壓供熱方案分析

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摘 要：火力發電廠的冷端損失是電廠熱力系統的最大損失源，汽輪機排汽損失對火力發電廠來說是廢熱排放，但對于低品位的建筑采暖而言，則會造成巨大的能源浪費。如果將汽輪機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，進而創造更好的節能效益、環保效益和社會效益。采用高背壓供熱后，機組供熱能力和熱電比都會增加，電廠燃煤量、環保排放量則會降低，回收汽輪機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，進而增加電廠的收入。

關鍵詞：間接空冷；高背壓；供熱；煤耗

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.14.099

目前，火力發電利用的是汽輪機乏汽低溫余熱回收冷源損失的熱電聯產技術，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組和低真空循環水供熱機組，機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熱源作為驅動工質，提取低溫循環水熱源的熱量，并利用部分汽輪機的冷源損失。

近年來，隨著城市化進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組實施供熱改造，以實現冷源損失為零的目標，進而衍生出多種供熱改造形式。高背壓循環水直接供熱是目前節能減排、優化電源和熱源、提高城市供熱可靠性的主要手段。它是經濟性比較好的一種，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，這種方式被廣泛應用。

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

1 采暖期不更換短葉片轉子

“采暖期不更換短葉片轉子高背壓供熱方案”供熱技術是在不改變汽輪機本體、間冷塔現狀的情況下，在采暖期提高汽輪機的背壓，利用熱網循環水回水，通過主機凝汽器回收汽輪機排汽的余熱進行一級加熱，通過熱網加熱器，利用機組采暖抽汽進行二次加熱，以滿足熱網的供水要求，進一步提高機組的采暖供熱能力。同時，在非供熱期，要切換到間冷塔進行純凝工況運行。

這種方式的特點是：投資少、見效快、結構簡單，可以實現純凝和背壓雙模式運行。改造后機組的供熱能力和熱電比增加，回收了冷源損失，增加了經濟效益。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子

為了解決排汽溫度高和容積流量過小引發的葉片顫振，可在供熱期使用專門設計的供熱高背壓轉子，將熱網循環水作為凝汽器的冷卻水。在具體工作過程中，可先提高熱電機組的背壓，在提高凝汽器出口熱網循環水溫度后，經熱網加熱器加熱后對外供熱，以滿足區域機組熱負荷的要求。供熱結束后，換回到純凝低壓轉子。

這種方式的特點是：在機組供熱期內，冷源損失為零，電熱比高，供熱經濟性好，并且運行安全性比較高。但是，投資偏大，變工況時，溫度可能有所增加，達到85 ℃左右時可能需要噴水減溫。在極冷的天氣條件下，當機組自身抽汽量達不到供熱溫度的要求時，仍需要其他機組抽汽提溫。另外，每年需要例行更換轉子，在供熱期始末各停機一次。當需要其他機組抽汽提溫時，電熱比會隨之下降，經濟性會相應變差。

3 吸收式熱泵供熱技術方案

吸收式熱泵能夠充分利用低品質熱能，因此，在北方某些熱電廠的采暖供熱中被廣泛應用。這些電廠利用熱泵的方法是將電廠循環水作為低溫熱源，充分利用熱泵吸收循環水中的低溫余熱。待余熱提取后，加熱熱網循環水回水。這樣做，不僅回收了部分熱量，還因為熱網水溫度升高而減小了熱網加熱器中的不可逆損失。主機的運行背壓、低壓缸排汽量、供熱介質參數、熱泵驅動蒸汽等不同參數組合配置對熱泵機組的出力和全廠的熱經濟性有很大的影響。

這種方式的特點是：電廠內部改造工作量小，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，綜合經濟性好。但是，這樣做，需要的溴化鋰吸收式熱泵數量比較多，而且這種熱泵的相對壽命比較短，大約15年，通常運行8年后維護工作量就會大幅增加，維護成本高。

4 凝抽背（NCB）機型方案

汽機廠開發的NCB機型是在抽凝供熱機組的基礎上，本著增加機組供熱能力，減少機組冷源損失，提高電廠熱效率的原則而開發出的新機型。NCB機型的總體特點是抽汽量大，背壓運行時幾乎無冷源損失，電廠效率高。NCB機型是在常規抽汽350 MW機組高中壓部分與低壓部分之間加裝自動同步離合器，適當修改部分設計而形成的。該機型具備凝汽、抽汽、背壓3種運行功能。根據供熱負荷的變化規律來切換，在供熱負荷超過抽汽模式的供出量時，可以切除低壓機組，高中壓機組按背壓方式單獨運行。

凝抽背（NCB）機型方案是汽機廠為了增加機組供熱能力而研發的汽輪機機型，暫無應用實例。因此，此方案不推薦使用。

5 結論

綜上所述，新建機組采用“采暖期不更換短葉片轉子高背壓供熱”的方案最經濟，效率最高。

參考文獻

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

〔編輯：白潔〕