200 MW 濕冷機組排汽余熱供熱利用方案對比分析

王強　劉沖

（中國能源建設集團山西省電力勘測設計院有限公司，山西太原　030002）

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200 MW 濕冷機組排汽余熱供熱利用方案對比分析

王強劉沖

（中國能源建設集團山西省電力勘測設計院有限公司，山西太原030002）

摘要：以某城市電廠余熱供熱工程為例，對比了熱泵與低真空供熱兩種方案，分析了余熱占比、供熱實際節煤等指標對供熱的影響，結果表明，該電廠利用機組低真空排汽余熱供熱相比熱泵供熱節煤效果更明顯。

關鍵詞：電廠，低真空供熱，余熱利用，節能供熱，熱泵

1　概述

我國的熱電聯產始于20世紀50年代，熱電機組的單機功率從3 MW逐步上升至600 MW。熱電機組體現了集中供熱及熱能梯級利用的節能技術思路。熱電機組規模的發展正是城市發展的體現和縮影。而如今，大型熱電機組是以純凝發電和抽汽供熱兼顧機型為主，早期抽汽供熱機組的供熱能力已跟不上城市發展的腳步［1-3］。本文對某城市電廠余熱供熱方案進行比選，實現在不增加電廠燃煤量的基礎上，回收汽輪機排汽廢熱向城市供熱的目標。

2　電廠機組及供熱簡介

某電廠自2013年以來發電經營受多方影響，發電負荷率逐年下調，很大程度上影響企業的經營發展。為在以后的發展中找到突破點，電廠與當地政府進行多次協商并制定了電廠供熱計劃。電廠計劃2015年供熱面積700×104m2，供熱負荷400. 4 MW，年供熱量409. 9×104GJ。本文據此供熱計劃及廠內機組條件進行了詳細的節能供熱方案論證。

2.1供熱機組配置設計

電廠現有2×200 MW濕冷機組。鍋爐型為一次中間再熱超高壓自然循環汽包爐。汽輪機為超高壓三缸雙排汽中間再熱抽汽凝汽式汽輪機，最大新蒸汽流量670 t/h，額定抽汽400 t/h，最大抽汽440 t/h。

供熱首站有4臺熱網加熱器配套4臺揚程100 m、流量3 212 m3/h熱網循環泵。電廠對外熱力輸送管道為DN1 100，電廠設計供熱面積為700×104m2，供熱設計參數為一級網供回水溫度110℃/60℃。

2.2機組供熱現狀及各參數

電廠全年發電20. 57×108度電。凝汽器冬季背壓約8 kPa，夏季背壓12 kPa左右，年平均端差約4. 5℃，濕冷循環水出水溫度年平均約為33.5℃。電廠實際供回水溫度為95℃/55℃，電廠抽汽供熱煤耗為39. 5 kg/GJ。

3　方案對比分析

3.1基礎數據

1）主機熱經濟指標。

a.汽機改造前。

汽輪機在熱耗率驗收（THA）工況的熱耗率值：8 269. 19 kJ/ （kW·h）；鍋爐在額定蒸發量時的保證熱效率：92. 4%（設計煤種）；機組絕對效率：43. 5%；發電廠熱效率：39. 8%。

b.汽機改造后。

汽輪機改造后35 kPa背壓工況的熱耗率值：9 332.04 kJ/（kW·h）；機組絕對效率：38. 6%；發電廠熱效率：35. 3%。

2）蒸汽及汽輪機排汽參數。

a.加熱蒸汽參數。

壓力為0. 245 MPa、溫度為254℃、焓值為2 977. 7 kJ/kg；加熱蒸汽疏水參數：120℃、焓值504. 7 kJ/kg；額定抽汽量：400 t/h；最大抽汽量：440 t/h。

b.汽輪機排汽參數。

壓力35 kPa、焓值2 641. 5 kJ/kg；

汽輪機排汽凝結水參數：72. 8℃、焓值304. 3 kJ/kg。

3.2方案技術簡述

通過對機組及供熱參數的多方對比，決定初步預定兩種余熱利用供熱方案。

一是采用熱泵回收主機濕冷循環水余熱，對熱網水進行提溫從而向城市供熱［4，5］；

二是采用提高低壓缸發電背壓利用汽輪機排汽余熱直接加熱熱網水供熱［6］。

3.2.1熱泵供熱方案

通過增設10×20 MW熱泵機組和適當抬高主機發電背壓至8 kPa左右，最大回收#2濕冷循環水中的余熱115 MW，設計工況下回收#2濕冷循環水中的余熱82 MW。將機組的循環冷卻水從出水管道上引出，接入吸收式熱泵取熱端作為低溫熱源，通過熱泵回收余熱后，循環冷卻水降溫后，再送回冷卻塔水泵前池；同時在熱泵的加熱端，來自城市熱網的55℃回水進入熱泵，經過熱泵（COP值1. 7）加熱升溫至75℃后，再利用原供熱系統抽汽將熱網水加熱到95℃，通過熱網供水管道送出電廠。

存在的問題是該電廠驅動蒸汽品位較低，影響了熱泵的出水溫度。吸收式熱泵對冷源溫度有一定要求，須提高汽輪機背壓運行，增加了主機發電熱耗。

3.2.2低真空供熱方案

按汽輪機冬季供熱發電背壓35 kPa運行，設計供熱負荷400. 4 MW時，城市熱網循環水供回水溫度95℃/55℃，循環水流量約8 608. 6 t/h。循環水經凝汽器加熱至72℃，回收余熱負荷約170. 2 MW折合回收乏汽約262. 2 t/h。

主汽流量630 t/h、背壓35 kPa熱平衡圖中排汽為467. 7 t/h，若減少低真空供熱對機組發電負荷的影響，就需要此臺機組抽汽205. 5 t/h（約141. 2 MW）進加熱器尖峰補熱，且抽汽低于260 t/h滿足要求。此單臺低真空機組可提供合計311. 4 MW供熱負荷。另外1臺機組提供89 MW熱量折合129. 5 t/h抽汽。

低真空供熱方案主要是為冬季供熱新設計1根轉子和部分葉片，將冬夏季供熱工況徹底分開，做到各時間段均能保持汽輪機在經濟工況下運行。

綜上方案所述，熱泵供熱和低真空供熱方案技術均可行。

3.3技術數據對比

本案例為2×200 MW機組抽汽供熱能力范圍內的節能改造，節煤計算數據匯總見表1。

表1　節煤計算數據匯總表

4　結語

1）本案例中熱泵供熱和汽輪機低真空供熱兩種方案技術均可行，且均是利用余熱的節能供熱方案。

2）經技術數據對比，本案例中利用機組低真空相比熱泵供熱為更節能的供熱方式。

3）本文是以2×200 MW濕冷機組設計供熱400. 4 MW比選了熱泵和低真空利用余熱供熱兩種方案。電廠的實際供熱面積呈逐年遞增的趨勢，利用機組低真空供熱的實際節能效果將更好。

參考文獻：

［1］程鈞培.節能減排與火電新技術［J］.動力工程，2009，29 （1）：1-4.

［2］陳潔，陳勇.余熱回收原理在電廠節能降耗中的應用［J］.汽輪機技術，2004，46（2）：145-146.

［3］劉劍濤，馬曉程，尤坤坤，等.火電廠循環水余熱利用方式的研究［J］.節能，2012，31（9）：49-52.

［4］張學鐳，陳海平.回收循環水余熱的熱泵供熱系統熱力性能分析［J］.中國電機工程學報，2013，33（8）：1-8.

［5］郭小丹，胡三高，楊昆，等.熱泵回收電廠循環水余熱利用問題研究［J］.現代電力，2010，27（2）：58-61.

［6］鄭杰.汽輪機低真空運行循環水供熱技術應用［J］.節能技術，2006，24（4）：380-382.

On comparative analysis of waste heat utilization schemes for 200 MW wet cooling unit exhaust steam

Wang Qiang Liu Chong
（Shanxi Power Survey and Design Institute Co.，Ltd，China Energy Engineering Group Co.，Ltd，Taiyuan 030002，China）

Abstract：Taking the waste heat supply project of some power plant as the example，the paper compares the factors including heat pump and low vacuum heat-supply schemes，compares the waste heat ratio and coal-saving volume on the heat supply，and proves by the result that the power plant adopts the low vacuum heat-supply system which is more effective than the heat pump scheme.

Key words：power plant，low vacuum heat supply，waste heat utilization，energy-saving heat-supply，thermal pump

中圖分類號：TU833

文獻標識碼：A

文章編號：1009-6825（2016）09-0127-02

收稿日期：2016-01-13

作者簡介：王強（1984-），男，工程師；劉沖（1963-），男，教授級高級工程師