火电厂纯凝汽轮机组抽汽供热改造研究梅庆雷

火电厂纯凝汽轮机组抽汽供热改造研究梅庆雷

梅庆雷

（天津大唐国际盘山发电有限责任公司天津301900）

摘要：集中供热设施是城市基础设施的重要组成部分，它不仅关系到城市的环境保护、能源利用和节约资源，还关系到城区居民的居住环境和居住条件，是城市今后招商引资的一个重要硬件指标。因此，城市集中供热设施的进一步发展和完善，具有重大而深远的现实意义。从中可以看出国家对节能减排、低碳环保的执行力度之空前。火电厂纯凝汽轮机组抽汽供热改造研究课题符合当前国民生活、国家节能降耗、社会经济发展的需要。基于此，本文主要对火电厂纯凝汽轮机组抽汽供热改造进行分析探讨。

关键词：火电厂；纯凝汽轮机组；抽汽供热改造

1、前言

近年来，城市在产业发展、生态低碳、循环经济、城乡统筹等诸多方面的跨越性提升，以及经济社会发展取得长足进步，城市建设取得重大进展，这就对整个城市的基础设施建设提出了更为迫切的要求。对于供热工质要求较高的供热改造，一般采用再热器热段抽汽供热(简称热抽)、再热器冷段抽汽供热(简称冷抽)或抽汽加装压力匹配器(高压蒸汽为再热器冷段抽汽，低压蒸汽为四级抽汽)，再经减温减压器后供给用户。

2、供热改造方案确定

常见的热源供热方式有常规供热方式和吸收式热泵供热方式，基于这两种供热方式本项目有三种方案可供选择:即常规供热方案、汽轮机驱动供热方案、吸收式热泵供热方案。

2.1常规供热方案

常规供热的换热过程是在热网首站中利用汽轮机抽汽或排汽(背压汽轮机)通过大型热网加热器将热网循环水加热至所需供水温度。热网加热器形式通常为管壳式。该方案热网循环水泵采用电动泵，汽轮机中低压连通管打孔的采暖抽汽送入热网首站，直接进入热网加热器，加热热网循环水至热网供水温度。

2.2汽轮机供热驱动方案

汽轮机组的供热抽汽参数较高，因此该方案利用蒸汽驱动工业小汽轮机带动热网循环水泵。汽轮机中低压连通管打孔的采暖抽汽送入热网首站后分为两路，一路经减压后进入热网加热器，加热热网循环水，另一路进入工业汽轮机驱动热网循环水泵后，工业汽轮机的排汽再进入热网加热器，加热热网循环水至热网供水温度。

2.3采用吸收式热泵供热方案

该方案在空冷岛或循环水冷却塔中间新增吸收式热泵，为保证其供热可靠性且留有供热余量，热网首站及相应的管道阀门等规模同方案1。吸收式热泵在空冷岛下面的热泵房中，采用汽轮机中低压连通管打孔的采暖抽汽作为高温驱动热源，采用汽机乏汽作为低温热源，进行电厂内的一级加热，将热网循环水加热至中间温度，再将热网循环水送入热网首站，进入热网加热器进行电厂内的二级加热，加热热网循环水至热网供水温度。

3、汽轮机供热改造方案重点问题分析

由于汽轮机组设计时，按照纯凝汽工况进行的。汽轮机没有设计、预留生活和工业方面用汽的抽汽口，供热改造后可以对外供热。改造方案存在以下几个方面的改造问题

3.1厂房内供热系统的布置方式

由于供热改造受到汽轮机组的结构限制，供热改造所用抽汽蝶阀需要靠近低压缸侧，可能会给抽汽管路和液压传动系统的布置带来一些困难。抽汽所用管路只能安装在中、低压连通管之间。因此供热改造需要根据现场具体情况来确定抽汽管路的布置方式、热网首站热力系统及设备选择。

3.2机组甩负荷后的动态特性

机组抽汽供热改造后，系统的容积时间常数改变了，同时也改变机组调节系统的动态特性。汽轮机供热抽汽口安装了抽汽快速遮断阀，它紧靠着抽汽口，并且也设置安装了快速关闭装置。机组甩负荷时超速的可能性在很大程度上得到了降低。

3.3机组运行的经济性

机组供热管路安装蝶阀或调节阀之后，有一定的压损存在，从而汽轮机组运行的经济性能也相应有所降低。

3.4机组热、电负荷的协调

汽轮机组抽汽供热改造后，通常采用以热定电的方式运行，运行中需考虑热、电负荷间的协调问题。

4、火电厂纯凝汽轮机组抽汽供热改造研究

某发电厂与供热用户协商确定，电厂每台600MW机组需提供的平均供汽量为120t／h，供热蒸汽参数要求为：压力1．5MPa、温度230℃。

4.1供热参数的匹配分析

当机组在330～660MW负荷内变工况运行时，机组各处抽汽参数也会随之而变。表1列出了机组不同负荷工况下试验得出的冷再热蒸汽、热再热蒸汽、及四级抽汽的参数。

从表1中各抽汽点蒸汽温度数据来看，在330～660MW范围内变负荷运行时，热再热蒸汽温度能一直保持在560℃左右，冷再热蒸汽温度变化范围在307—317℃之间，四级抽汽保持在365℃左右。这些抽汽点的蒸汽温度都高于厂界对外供热蒸汽的温度要求。因此，可以在供热管道上设置减温装置，根据抽汽焓值的不同而加入相应的减温喷水流量。

从表1可见，再热器冷段、热段抽汽供热点的压力都高于厂界蒸汽压力要求，尤其是到达正常运行的下限负荷330MW时，热再热蒸汽压力仍保持在1．93MPa左右，仍满足厂界供热蒸汽的压力要求。因此可以在供热管道上设置减压装置，通过节流来降低蒸汽压力。

4.2供热对机组经济性影响分析

从机组的冷再热蒸汽、热再热蒸汽以及四级抽汽管道中抽出蒸汽供热，加装凝汽器补水，这种运行方式相当于在机组原有的发电热力循环回路上增加了一个对外供热的辅助循环，必然会对机组运行性能产生影响。

在分析不同供热抽汽方式对汽轮机组经济性影响时，热力系统计算的方法有很多。为了区别发电和供热的效益，参照根据现行的热电联产指标管理和统计方法，采用“等效焓降法”将供热机组的热耗量分解为发电和供热两部分，得出3种抽汽供热方案下机组的热耗和煤耗差异，并对机组热效率影响幅度进行计算和分析。按照上述计算原理，计算得出额定负荷工况下三种抽汽供热方式对机组经济性指标的影响结果见表2。

由表2看出，机组在660MW负荷运行时，改造前发电标准煤耗为278．8g／kWh。从机组的热再热蒸汽、冷再热蒸汽和通过压力匹配器进行抽汽供热后，供电煤耗率分别下降4．0g／kWh，4．3g／kWh和4．9g／kWh。由此可知，在这三处位置提供同样的供热蒸汽120t／h(参数：压力1．5MPa、温度230℃，对机组发电标准煤耗的改善影响由大至小的排序为：压力匹配器>冷再热蒸汽>热再热蒸汽，即对机组经济性影响如此。

这三种抽汽供热方案，蒸汽均是在汽轮机中做完功后被抽出，既得了做功的发电收益，又得了传热的供热效益。其中采压力匹配器抽汽时，高压蒸汽再热器冷段抽汽是在汽轮机高压缸内完成做功后被抽出，没有在再热器里继续吸热，低压蒸汽四级抽汽则是在汽轮机中压缸内做功完成后被抽出，做功能力相比较下以达到最低值，所以采用此方案机组的热力循环效率最高，标准煤耗最低，经济性影响也最大。

由此得出，在定热量抽汽的情况下，抽汽参数越低，抽汽量越多，冷源损失的热利用程度比高参数好，因此经济性更优。

5、结语

无论采用以上何种抽汽方式供热可以避免这部分蒸汽在凝汽器内的冷源损失，改善机组循环效率，降低机组煤耗率，机组经济性得到提高。同样负荷下，采用压力匹配器方式供热的经济性高于其他两种方式。这一方面与抽汽量有关，即同参数下，抽汽量越多，机组煤耗下降也越多；另一方面与抽汽参数有关，即相同抽汽量下，抽汽参数越低，机组经济性越好。在定量供热前提下，采用压力匹配器供热，抽汽量多，高参数抽汽量少，所以经济性好。

参考文献：

[1]张敏，姜丽杰．火力发电厂全过程节能技术监督[J]．东北电力技术，2007(05)：31-34．

[2]李青．火力发电厂节能减排手册[M]．北京：中国电力出版社。2010