基于提高背壓參數(shù)增加供熱能力的分析

張鴻儒

摘 要：通過分析某項目高背壓機組方案的設計和實際運行過程以及改造后的經(jīng)濟效益，明確高背壓供熱改造的節(jié)能降耗效果良好。

關鍵詞：發(fā)電廠；高背壓；節(jié)能降耗；供熱能力

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.06.044

隨著人們生活品質的提高和城鎮(zhèn)化速度的加快，城市對供熱的需求急劇增加，很多城市原有的熱源點供熱能力已經(jīng)不能滿足實際需求，集中供熱是大勢所趨。為了減少空氣污染，防治霧霾天氣，為了適應節(jié)能降耗的經(jīng)濟發(fā)展規(guī)律，實現(xiàn)經(jīng)濟社會全面協(xié)調和可持續(xù)發(fā)展，對城市周邊的電廠進行供熱改造成為了現(xiàn)階段解決這個問題的合理方法之一?；诖?，很多城市周邊的300 MW、600 MW等級純凝機組已經(jīng)陸續(xù)改造為熱電聯(lián)產(chǎn)機組。本文簡要闡述了供熱改造創(chuàng)新技術——空冷機組凝汽器背壓機改造的相關內容，以期為日后的工作提供參考。該設備同時兼?zhèn)淅鋮s汽輪機乏汽和利用機組排汽的汽化潛熱加熱熱網(wǎng)循環(huán)水的功能。

1 項目改造方案

1.1 高背壓供熱原理

按照汽輪機的排汽壓力，可將其分為凝汽式汽輪機和背壓式汽輪機。抽凝機組高背壓供熱改造是在不改變機組的抽汽方式和主機結構的同時提高機組的排汽壓力，提高排汽飽和溫度，增設空冷汽輪機排汽管旁路系統(tǒng)。在供熱期，將凝汽器作為熱網(wǎng)循環(huán)水的基本加熱器，充分利用凝汽式機組排汽的汽化潛熱來加熱熱網(wǎng)循環(huán)水，再將本機或鄰機的抽汽作為熱網(wǎng)循環(huán)水的二次加熱汽源，將熱網(wǎng)循環(huán)水引入抽凝機組的循環(huán)水系統(tǒng)，再接至外網(wǎng)供熱系統(tǒng)。循環(huán)水溫度不足的部分可用本機或鄰機抽汽補足。在夏季非供熱期間，機組仍舊純凝工況運行，背壓恢復至純凝供熱設計值。這樣機組的排汽熱得以回收利用，對外供熱，使蒸汽得到更加高效和全面的利用。這種做法的不足之處是，高背壓供熱凝汽器殼側、管側的運行溫度、壓力遠高于常規(guī)凝汽器，換熱面積和設計流量也遠大于常規(guī)的熱網(wǎng)加熱器。另外，由于背壓提高，發(fā)電煤耗相應增加。高背壓供熱系統(tǒng)如圖1所示。

1.2 工程概況

主要氣象條件是：多年月平均大氣壓為930.6 kPa，多年極端最高氣溫為39.9 ℃，多年極端最低氣溫為－27.4 ℃，

多年平均氣溫為10 ℃，多年平均相對濕度為59.9%，多年平均風速為2.2 m/s，50年一遇10 m高10 min平均最大風速為26.5 m/s。

該工程的主要設備是一臺高背壓乏汽凝汽器，布置在空冷平臺附近。對于300 MW機組，凝結水精處理樹脂要求凝結水溫度不超過73 ℃左右。所以，主機背壓的提高應在一定限度內，一般運行背壓不超過34 kPa。機組乏汽成為熱量的主要來源，當熱負荷達到一定程度時，全部乏汽都用來供熱，空冷平臺關閉。因此，要求空冷平臺每一列都裝設關斷閥，且每個采暖季前都要嚴格檢修，以免閥門不嚴導致空冷凝汽器冰凍。在夏季非供熱期間，機組仍舊保持純凝工況運行，背壓恢復至純凝供熱設計值。

汽輪機排汽進入空冷系統(tǒng)后，在原空冷系統(tǒng)主排汽管道豎直部分側面開孔，接入乏汽管道（供熱管道），其上設置電動蝶閥。蝶閥位于新增乏汽管道與原空冷系統(tǒng)主管道垂直段的接口處。在冬季采暖季時，將乏汽管的電動蝶閥和凝結水管道電動蝶閥打開，乏汽通過乏汽管道進入凝汽器系統(tǒng)進行冷凝供熱，通過凝汽器管束中循環(huán)水將熱量帶走，乏汽冷凝后形成的水回至排汽裝置下部的凝結水箱中。在夏季非采暖季，要關閉蒸汽隔離閥和凝結水管道閥門，使凝汽器系統(tǒng)隔絕，汽機排出的所有蒸汽由原空冷系統(tǒng)冷卻。

當機組在冬季高背壓34 kPa供熱運行時，原空冷系統(tǒng)排汽管道上乏汽抽汽量約284 t/h，從汽輪機中壓缸抽汽量約210 t/h，凝汽器投入運行后，進入空冷凝汽器的蒸汽量約為160 t/h，對原空冷系統(tǒng)不造成過冷危險。當機組在冬季高背壓34 kPa供熱運行時，從原空冷系統(tǒng)排汽管道上乏汽抽汽量約為183 t/h，從汽輪機中壓缸抽汽量約為417 t/h，凝汽器投入運行后，進入空冷凝汽器的蒸汽量約為62 t/h。因為是高背壓運行，所以，不會對原空冷系統(tǒng)造成過冷危險。

在供熱期間，當熱網(wǎng)循環(huán)水供水溫度要求低于63 ℃時，僅利用汽輪機排汽通過熱網(wǎng)凝汽器加熱循環(huán)水即可滿足供熱要求；在供熱高峰期，當供水溫度要求高于70 ℃時，除了利用汽輪機排汽通過熱網(wǎng)凝汽器加熱循環(huán)水作為基本加熱手段外，還需利用原供熱抽汽系統(tǒng)提供蒸汽作為尖峰加熱手段，繼續(xù)加熱循環(huán)水，從而達到外網(wǎng)要求的供水溫度。

2 改造后的經(jīng)濟效益

2.1 節(jié)能降耗

改造后，一方面，大幅降低了供熱期的發(fā)電煤耗（預計近期年均下降31 g/kW·h）；另一方面，增加了機組供熱能力，約44%，而且大幅提高了熱電轉換比。

2.2 經(jīng)濟效益

采用空冷汽輪機排汽加熱熱網(wǎng)循環(huán)水供熱，與采用原高品質抽汽供熱相比，在1 033.6 t/h的進汽量下，一臺機組每個采暖季平均發(fā)電量可增加6.164×104 kW·h，額定供熱量可增加到281.6 GJ/年，發(fā)電煤耗在供熱期可下降31 g/kW·h左右。

當預期年供熱量為.2816×106 GJ/年時，改造前背壓為9 kPa，改造后初、末期背壓為25 kPa，中期背壓為30 kPa，高峰期背壓為34 kPa。

廠用電量由于背壓機的改造也發(fā)生了一系列變化，一臺機組每個采暖季平均發(fā)電量可多9.500×107 kW·h。由于循環(huán)水量的增加，在設備運行期間，需要增開一臺循環(huán)水泵，年耗電量為3.336×107 kW·h。按照以上計算可知，年可增加發(fā)電量6.164×107 kW·h。由于水量增加2 000 t，按照補水0.5%計算，年需補3.34×104 t軟化水。

3 結論及總結

按照2016年預期，供熱將增加到7.00×106 m2，可實現(xiàn)供熱需求量約2.816×106 GJ，比改造前單機增加供熱8.1×105 GJ，增加發(fā)電量6.164×107 kW·h。在供熱期，平均發(fā)電煤耗相對下降31 g/kW·h，節(jié)煤量為3.145×104 t。

參考文獻

［1］錢達中.發(fā)電廠水處理工程［M］.北京：中國電力出版社，1998.

［2］國家能源局.DL/T 333.1—2010 火電廠凝結水精處理系統(tǒng)技術要求，第1部分濕冷機組［S］.北京：中國電力出版社，2010.

［3］丁桓如.鍋爐補給水處理初步設計［M］.第二版.北京：中國電力出版社，2010.