直接空冷機(jī)組高背壓供熱改造

趙斌 祁杰

摘 要：介紹了直接空冷機(jī)組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，針對(duì)包頭第二熱電廠4號(hào)機(jī)組的高背壓改造，分析了改造對(duì)機(jī)組熱效率的影響，改造提高了熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)能源利用效率和經(jīng)濟(jì)效益，緩解了城市供暖需求和環(huán)境污染間的矛盾。

關(guān)鍵詞：直接空冷；高背壓；供熱

隨著我國(guó)城鎮(zhèn)化發(fā)展和環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)的日益提高，北方城市冬季供暖與霧霾天氣似乎成為不可調(diào)和的矛盾。而位于城市周邊的熱電廠成為解決這一難題的關(guān)鍵。

所謂熱電聯(lián)產(chǎn)，就是電廠在發(fā)電的同時(shí)向熱用戶提供熱源。熱用戶分民用與工業(yè)用，民用大多數(shù)為取暖用，工業(yè)則用蒸汽。火力發(fā)電廠熱效率一般在40%左右，其他熱量不能利用，以排汽的形式浪費(fèi)了。而熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，全廠熱效率達(dá)到70%，究其原因，是將排氣用來(lái)提供給熱用戶，即民用供暖與工業(yè)用汽。

伴隨我國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，原來(lái)傳統(tǒng)高耗能、重污染、低技術(shù)含量產(chǎn)業(yè)已經(jīng)飽和，加上全球經(jīng)濟(jì)放緩，工業(yè)用電負(fù)荷下滑，發(fā)電效益大幅減少。將直接空冷機(jī)組改造為高背壓機(jī)組，排汽用于城市供暖，提高了機(jī)組的熱效率，降低了機(jī)組的煤耗，用供熱效益的增加彌補(bǔ)發(fā)電效益的下降，緩解冬季霧霾，是節(jié)能減排的重要措施。

1 熱電聯(lián)產(chǎn)汽輪機(jī)的分類(lèi)

1.1 抽汽凝汽式汽輪機(jī)

這是一類(lèi)應(yīng)用最廣泛的機(jī)組。抽汽凝汽式汽輪機(jī)是從汽輪機(jī)的中間級(jí)抽出部分蒸汽，用于供熱或者加熱給水的凝汽式汽輪機(jī)。它分為單抽汽和雙抽汽。

雙抽汽汽輪機(jī)可以向熱用戶提供兩種不同壓力的蒸汽，一般是兼顧民用供暖和工業(yè)用蒸汽。當(dāng)熱用戶所需的蒸汽量下降時(shí)，多余蒸汽通過(guò)抽汽點(diǎn)以后的各級(jí)持續(xù)擴(kuò)張發(fā)電。這種機(jī)組的優(yōu)點(diǎn)是靈活性大，可以在較寬范圍內(nèi)同時(shí)滿足熱負(fù)荷和電負(fù)荷的需要，缺點(diǎn)是熱經(jīng)濟(jì)性比背壓式機(jī)組差，輔機(jī)設(shè)備較多。

1.2 背壓式汽輪機(jī)

背壓式汽輪機(jī)是汽輪機(jī)排汽壓力（即背壓）高于大氣壓力的汽輪機(jī)。背壓式汽輪機(jī)排汽壓力高，通流部分級(jí)數(shù)少、構(gòu)造簡(jiǎn)單，沒(méi)有凝汽器和冷卻水系統(tǒng)。汽輪機(jī)排汽全部用于供熱，熱能得到充足利用。機(jī)組的發(fā)電量由供熱量決定。

2 改造方案

包頭第二熱電廠4號(hào)機(jī)組鍋爐是DG1065/18.2-Ⅱ6型亞臨界一次中間再熱、燃煤自然循環(huán)汽包鍋爐。最大連續(xù)額定蒸發(fā)量1065t/h，額定蒸汽壓力17.4MPa，額定蒸汽溫度540℃，再熱蒸汽進(jìn)出口溫度332/540℃，再熱蒸汽進(jìn)出口壓力3.94/3.78 MPa。

汽輪機(jī)是CZK300/250-16.7/0.4/538/538型亞臨界、一次中間再熱、雙缸、雙排汽、單軸、直接空冷式300MW汽輪機(jī)。汽輪機(jī)有七段抽汽，其中高壓缸有2段抽汽，供高壓加熱器；中壓缸有2段抽汽，供除氧器和高壓加熱器；低壓缸有3段抽汽，供低壓加熱器。

空冷島由25臺(tái)風(fēng)機(jī)組成。新增汽輪機(jī)主排汽管旁路，至熱網(wǎng)加熱器，熱網(wǎng)加熱器給熱網(wǎng)循環(huán)水加熱。在熱網(wǎng)入口蒸汽管道上新增電動(dòng)調(diào)節(jié)蝶閥，調(diào)節(jié)蒸汽流量。根據(jù)供熱需求，增加一臺(tái)熱網(wǎng)循環(huán)水泵。如圖1所示：

3 改造后機(jī)組經(jīng)濟(jì)性影響

一方面，機(jī)組在背壓方式下運(yùn)行，蒸汽在低壓缸做的功減少了，對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響是負(fù)向的。另一方面，原來(lái)從中壓缸抽取的工業(yè)和供暖用的蒸汽在低壓缸做了一部份功，然后才用于供熱，蒸汽的利用率增加了，對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響是正向的；此外，由于蒸汽的冷卻方式改變，進(jìn)入空冷島的蒸汽量減少，空冷島運(yùn)行風(fēng)機(jī)的數(shù)量和轉(zhuǎn)速都下降了，使風(fēng)機(jī)的電耗下降，對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響也是正向的。在背壓不變和低壓缸排汽量相同的情況下，當(dāng)回水溫度高于一定值時(shí)，高背壓供熱經(jīng)濟(jì)性不如中壓缸抽汽供熱方式。機(jī)組在供暖期運(yùn)行時(shí)，合理調(diào)整熱網(wǎng)加熱器的進(jìn)汽量，滿足供暖熱負(fù)荷的同時(shí)，做好熱負(fù)荷和電負(fù)荷間的匹配，保證回水溫度低于定植，使供熱方式最佳，經(jīng)濟(jì)性最好。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)直接空冷機(jī)組高背壓供熱系統(tǒng)改造進(jìn)行了介紹，對(duì)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性影響最大的是背壓變化引起蒸汽做功量、供熱參數(shù)和供熱方式變化這三個(gè)因素。背壓式汽輪機(jī)的排汽都用于加熱熱網(wǎng)循環(huán)水，實(shí)現(xiàn)了蒸汽熱量利用的最大化。合理利用了排汽廢熱，用供熱效益的增加彌補(bǔ)發(fā)電效益的下降，使機(jī)組的能量利用效率可以到達(dá)了70%～85%。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王汝武.節(jié)能技術(shù)及工程實(shí)例[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[2] 包頭第二熱電廠背壓機(jī)擴(kuò)建工程可行性研究報(bào)告.2014.

[3] 沈士一，康松.汽輪機(jī)原理[M].北京：水利電力出版社，1995.

[4] 楊俊.電廠循環(huán)水余熱回收供暖節(jié)能分析與改造技術(shù)[J].節(jié)能，2011（01）：33-36.

[5] 熱力發(fā)電廠[M].北京：中國(guó)電力出版社，2004.

[6] 吳星，付林，胡鵬.電廠循環(huán)水供熱技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].區(qū)域供熱，2008（4）：4-8.

作者簡(jiǎn)介：趙斌（1985-），男，內(nèi)蒙古人，碩士，助理工程師，從事熱工自動(dòng)控制領(lǐng)域的研究；祁杰（1987-），男，內(nèi)蒙古人，碩士，助理工程師，從事熱工自動(dòng)控制領(lǐng)域的研究。