燃煤電廠供熱改造技術的相關探討

陳力力 段瑩瑩 張超臣

摘要：據調查，大部分燃煤廠供熱機組運行效率偏低，除塵器超負荷工作，不僅浪費了大量資源，而且還加大了大氣污染。為了改進燃煤供熱方案，本文通過對比多種供熱改造技術，合理選取改造技術，并擬定改造方案，旨在為燃煤供熱改造研究提供參考依據。實踐應用結果表明，本文選取的背壓小汽輪機供熱改造技術創(chuàng)造的改造方案，可以有效提高煤資源利用率，降低熱耗率，減少空氣污染。

Abstract： According to the survey， most coal-fired power plants have low operating efficiency， and the dust collectors are overloaded， which not only wastes a lot of resources， but also increases air pollution. In order to improve the coal-fired heating scheme， this paper compares various heating reform technologies， rationally selects the transformation technology， and formulates the transformation plan， aiming to provide reference for the research of coal-fired heating reform. The practical application results show that the retrofit scheme created by the back pressure small steam turbine heating reform technology can effectively improve the coal resource utilization rate， reduce the heat consumption rate and reduce air pollution.

關鍵詞：供熱改造;節(jié)能;操作靈活

Key words： heating reform;energy saving;flexible operation

中圖分類號：TM621 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）30-0143-02

0 ?引言

當前設計的燃煤供熱方案對人們賴以生存的環(huán)境造成了嚴重影響，為了改善供電機組性能，提出了較多供熱改造技術[1]。然而，這些改造技術對于燃煤機組性能改進是否有所幫助，成本能夠得到有效控制，成為了當前重點研究內容。本文通過探究供熱改造技術作用及應用要求，選取一種技術，擬定燃煤電廠供熱改造方案。

1 ?燃煤電廠供熱改造技術

1.1 純凝改供熱技術 ?此項技術在低壓缸聯(lián)通管加熱處理中應用較多，將熱網循環(huán)水集中到一起，統(tǒng)一輸送，形成較為完整的輸送體系[2]。由于此項技術對管道抽汽壓力要求較高，如果直接加熱循環(huán)，將造成大量蒸汽損失，嚴重浪費資源。因此，這種技術在供熱改造工程中應用較少。

1.2 吸收式熱泵供熱改造技術 ?此項技術的低溫熱源來自循環(huán)水，利用循環(huán)水熱量獲取能量，完成供熱。在實際應用中，對供熱系統(tǒng)供熱量要求較高，當供熱量得到某一數(shù)值時，才能夠改造技術作用[3]。雖然此項可以提高資源利用率，但是較其他技術，改造工作量更大一些。通過計算可知，總投資成本較高，不滿足成本控制要求，不是供熱改造工程的首要選擇。

1.3 高背壓余熱供熱改造技術 ?該項技術應用于高壓環(huán)境，通過提高排汽溫度，改善供熱運行效果。在實際應用中，對環(huán)境壓力控制要求較高，并且需要對機組內部低壓缸進行處理，更換新的轉子，此項改造技術應用成本偏高[4-5]。當機組處于非供暖期時，發(fā)電能量將有所下降。

1.4 雙轉子互換高背壓供熱改造技術 ?此技術的實際操控，以低壓缸轉子為操控對象，通過更換轉子，完成汽輪機采暖時期供熱需求[6]。雖然此項技術適應能力較強，對燃煤機組改造幫助較大，但是需要隨著采暖時期的變化，更換轉子，所以需要4根轉子，其中兩根作為備用。從整體來看，此改造工程工作量較大，總投資成本偏高。

1.5 背壓小汽輪機供熱改造技術 ?此項技術利用背壓小汽輪機發(fā)電，經過排汽處理，實現(xiàn)對外供暖。在實際應用中，根據供熱需求，調節(jié)蒸汽能量級別，以此充分利用能量，避免資源浪費。對于非采暖時期的供熱，可以解列供熱系統(tǒng)，不再從低壓缸中抽汽，使得汽輪機逐漸恢復到正常運行狀態(tài)。此項技術的應用雖然初期的成本較高，但是后期成本較低，在成本控制范圍內[7]。另外，此項技術操作靈活，可以根據實際情況調節(jié)供熱改造方案，具有較強的供熱能力[8]。因此，成為了供熱改造工程的首要選擇。

2 ?改造技術對比分析

目前，燃煤供電改造技術較多，如何選取合適的技術作為供熱改造技術，本文采用對比分析法，從性能和成本控制等多個方面展開對比分析，從中選取可靠性較高的改造技術。本文選取前文提出的5種技術作為參考對象，對這些技術的性能、成本、應用要求進行對比分析。如表1所示為改造技術對比統(tǒng)計表。

通過觀察表1中的技術對比分析結果可知，背壓小汽輪機供熱改造技術在實際應用中優(yōu)勢較為明顯，不僅操作靈活，具有較強的供熱能力，滿足供熱裝置改造需求，而且成本得到了有效控制。因此，本文將選取此項技術作為機組供熱改造主要技術。

3 ?基于背壓小汽輪機的燃煤電廠供熱改造

3.1 改造方案

本次供熱改造研究以某燃煤電廠為例，選取電廠的2號機組和3號機組中壓缸和低壓缸聯(lián)通管作為調節(jié)對象，從這兩個機組氣壓缸中抽汽，其中一部分引入背壓小汽輪機中，機組數(shù)量為2，保證均勻引入即可，利用汽輪機帶動發(fā)動機作業(yè)。與此同時，排汽引入前置加熱器中，均分引入2臺裝置中，控制循環(huán)水溫度，當水溫達到95℃時，停止加熱。另外一部分引入尖峰加熱器中，數(shù)量為3，同樣保證均勻性，加熱循環(huán)水達到130℃時，停止加熱。如果小汽輪機停止運行，利用尖峰加熱器調節(jié)溫度，使得作為環(huán)境溫度達到規(guī)定范圍內。

3.1.1 參數(shù)設計

為了保證機組得以穩(wěn)定運行，本文對供熱改造參數(shù)進行設計。如表2所示為參數(shù)設計方案。

依據表1提出參數(shù)設計方案，當3臺尖峰加熱器共同運行情況下，加熱溫度至120℃，飽和水壓力為0.76MPa。為了滿足此工程供熱需求，調節(jié)中低壓聯(lián)通管抽汽量，大小為327t/h。

3.1.2 加熱器換熱計算

本次研究對前置加熱器、尖峰加熱器壓力、焓值、溫度、質量流量4項參數(shù)分別進行計算，從而確定供熱改造方案。如表3所示為不同類型加熱器換熱計算結果。

表2中的計算結果，要求主汽輪機抽汽312t/h。

3.2 應用效果分析

將前文設計的供熱改造方案投入到實踐應用中展開研究，本次改造應用研究供熱期為120d，平均熱負荷為106.5MW，供熱標準煤耗率為37.5kg·GJ-1，年供熱量為1390000GJ。測得改造前熱耗率為7900kJ·（kW·h）-1，改造后熱耗率為7120kJ·（kW·h）-1，發(fā)電功率為280kW·h，煤耗率降低幅度為31.2kJ·（kW·h）-1，改造前發(fā)電節(jié)約煤量為3120t·a-1，改造后變?yōu)?726t·a-1。

經過計算得到燃煤相關數(shù)值，與傳統(tǒng)燃煤供熱相比，熱耗率降低780kJ·（kW·h）-1，發(fā)電節(jié)約煤量提高1606t·a-1。在供熱期內，此改造方案節(jié)約了4700.2t煤，減少了二氧化硫和二氧化碳排放量，在提高資源利用率的同時，對環(huán)保工作的開展有所幫助。

3.3投產后實際運行情況分析 ?利用本文提出的改造方案構建新的燃煤供熱裝置，于2019年初投產。在此之前做好了初期準備工作，包括材料采購、方案調整等，并將投產城市管道充滿水，按照區(qū)域不同，采取分段處理，沖洗各個區(qū)段水管，測試水壓。如果連續(xù)10天無異常情況，則啟動熱網循環(huán)水泵及城市循環(huán)水泵，利用除污器再次沖洗管道，測得水質滿足加熱器使用要求后，停止沖洗。而后開啟供熱改造裝置，控制低壓聯(lián)通抽汽參數(shù)為100t/h，逐漸提高溫度，從常溫上升至70℃。通過觀察裝置實際運行情況，判斷熱循環(huán)水泵控制需求，開啟1-2臺熱循環(huán)水泵，流量大約為1820t/h，水溫保持在110℃左右，此時測得回水溫度大約為60℃。當系統(tǒng)處于熱負荷高峰時期，連通管抽汽量將有很大幅度的提高，上升幅度大約90t/h。

考慮到異步發(fā)電機系統(tǒng)直接應用情況較少，為了避免發(fā)生安全事故，降低安全風險，本項目增加了6kV母線段，用于連接異步發(fā)電機與供熱裝置，經過多次調試后，控制發(fā)電機轉速達到3000r/min，此時開啟備用變壓器，并采取并網操作。當其達到設定電負荷后，測量系統(tǒng)各個分支電流參數(shù)大小，計算用電負荷量。通過計算分析可知，與改造前相比，供熱裝置廠用電率降低了2%，有效提高了發(fā)電上網量，為電廠創(chuàng)造了較高效益。

4 ?總結

本文圍繞燃煤供熱改造問題展開研究，通過對比多項供熱改造技術的性能、成本、應用要求，選取背壓小汽輪機供熱作為核心改造技術，通過計算，確定參數(shù)及汽輪機抽氣量等，形成完整的改造方案。實踐應用結果表明，本文提出的改造方案可以有效節(jié)約煤資源，減少空氣污染。

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