热电联产项目节能改造设计方案的探讨

热电联产项目节能改造设计方案的探讨

潘涛

中国电建集团山东电力建设有限公司山东济南250102

摘要：随着我国社会经济的发展和能源结构的调整，我国电力行业的发展取得了举世瞩目成就。近几年来，随着节能、环保、增效成为我国电力工业结构调整的方向和发电行业可持续发展的关键。随着电力行业的深化改革，在热电联产项目设计中，节能设计和改造方案越来越多的受到重视，对设计中多种节能方案的探讨与选定，对提高电厂的综合设计水平有着重要的推动作用。

关键词：节能改造；热电联产；节能设计；综合利用；

1、前言

然而由于受当时设计经验和技术水平等方面的限制，在前期建设的许多中小型热电厂暴露出运营成本高，运行效率低，厂用电率高、运行能耗比不达标等问题。如何节约能源及提高热效率，实现能源的集约利用，本文仅从设计角度针对电厂进行节能提效改造及优化热电联产项目的节能设计等方面提出了几项设计方案。

2、节能改造设计思路及方案探讨

2.1机组选型及参数的选定方案

对于中小型热电联产项目，设计原则就是“以热定电”，因此真实有效的对电厂的热负荷进行调查非常关键，需认真对每个热用户的地理位置、用热方式、用热参数等进行全面的统计。在深入了解各热用户的用热情况基础上，经技术经济比较后，才能确定理想的供热方案，确定机组的选型和配置。

对于中小型热电联产电厂来说，主机设备选型时应从以下几个方面考虑：

（1）尽量选用高参数、大容量机组。

（2）对于多台机组应考虑减少机组数量，增大机组容量和参数等方案。

（3）对于低参数汽用户和多参数汽用户，可优先考虑选择低参数抽汽汽轮机和双抽汽轮机组的机组方案，在双抽机组仍不理想情况下，可考虑选择汽动给水泵，由高参数抽汽拖动汽动给水泵，排汽作为低参数用汽的设计方案。

2.2优化设备及管道的布置方案

在设计布置方案初期，需综合考虑厂区的综合布置，特别是对于四大管道和烟风道等高温、高压管道的布置方案，对电厂的管道损失影响很大。因此优化厂房的布置，力求集中布置，尽量缩短蒸汽管道的长度，使得管道的布置平顺，减小管道沿程阻力和表面热损失，对降低电厂能耗有很好的提升效果。

例如：在主蒸汽管道设计时，合理布局蒸汽管道走向，合理设置自然补偿的位置，尽量减少蒸汽管道的弯头数量；综合考虑后可考虑是否可选用大煨弯的弯头。在管道管径选择时，考虑选择运行工况下经济流速对应的管径；在烟风道的布置时，注意风道截面的长宽比的控制和转弯半径、倒流装置的选择和设置等，都对运行阻力有很大影响，进而可通过优化附属设备的功率参数，达到节能提效的目的。

2.3辅助设备选型及改造方案

随着近年来，随着机械行业的发展设备的更新日新月异，越来越多的高效节能设备应用在新建工程中，因此在设计时，实时与设备厂家进行沟通，掌握市场发展新动态，为工程合理的选择高效能设备非常重要，需要引起设计人员的高度重视；另外随着老旧电厂的改造项目越来越多，许多厂家通过对旧机组进行局部改造，能在不增加很大投资的情况下，有效的提高老机组的效率。例如由于运行年限较长出现风机叶轮磨损严重，或因煤种煤质的变化导致风机出力达不到额定效率，可考虑在进行节能改造时更换高效叶轮。还有一些老旧电厂，原设计配备的都是多台工频电动给水泵，但在设计时由于按规范要求，给水泵压头与流量均要求要有一定的设计余量，另外有实际运行中各工况的变化，常规操作是调节给水管道上阀门开度来调节给水流量，这样就不可避免的造成了给水泵功率的浪费。此种情况可考虑在改造和设计时，将一台给水泵改造成变频泵，增加变频电机或者设置液力耦合器，用调整给水泵负荷的方式调节给水量，从而达到节能目的。

2.4燃煤系统改造方案

目前我国的中小型热电联产项目的用煤来源很不稳定，许多电厂都无法保证实际来煤与设计煤种一致，如果煤种变化幅度很大，会造成系统工况严重偏离设计工况的出力，造成机组效率降低。此种情况卡考虑在输煤系统中增加混煤系统，在结合煤源采购，控制好入炉煤粒度和煤种的配比，尽量保证原煤的性能指标不要大幅偏离设计煤种，进而从源头上保证电厂的运行效率。

2.5电厂余热回收利用方案

随着供热需求的增长，特别是近年来国家出台政策限制了自备电厂及自备小型锅炉的审批且对热电联产项目的热电比提出了明确要求，一些现有的热电厂对热用户企业产生了虹吸效应，再加上城镇化越来越快，周边的热负荷逐年迅速增加。作为区域热源的热电厂在考虑扩建电厂容量的同时，如何更多的挖掘自身现有的供热潜力，实现更多的对外供热，对企业总体的效益影响很大。在很多工业园区热电厂在建厂初期因为考虑没有充足的热用户，设计时经常配置抽凝机组，以满足供热需求量与机组运行的平衡。随着园区发展，供热需求大量增加，而机组凝汽器循环水带走的热量都排放到了大气中去，原抽凝机组热效率偏低的矛盾就越发明显，此时在设计时可结合扩建机组规模对原有机组进行节能提升改造，可考虑以下两种改造方案：一是根据热负荷需求对原抽凝机组进行改造，将凝机改造成背压机组，从而大幅提高热电比；二是对凝汽器和循环水系统进行改造，供暖季提高凝汽器的运行压力，提高循环水出水温度，实现循环水供暖直供，从而实现循环水余热利用。

对电厂余热利用的方案还有烟气的余热回收利用方案。目前市场上应用相对广泛的是“GGH”烟气换热系统，主要原理是在高温烟气出口与除尘器之间安装一组换热器，用除盐水作为冷介质将高温烟气的热量提取出来，达到降低烟温的目的，这样也就减小了烟气的体积容量，对保证除尘器效率和减低引风机功率都有很明显的效果；另外在脱硫塔和烟囱之间的低温烟道上安装一组加热器，用之前烟气加热的高温除盐水作为热源加热烟气，提高烟气排放温度，达到降低湿烟气对烟囱的腐蚀和消除“白烟”的效果，换热后的除盐水温度仍可达到100℃左右，再通过管道送入除氧器，又可降低除氧器加热蒸汽的用量，达到节能的目的。

还有一些早期的小型电厂，由于机组建设较早，设计管理比较粗放，有许多锅炉的除渣还存在放“红渣”的运行方式，可考虑增设冷渣机来回收灰渣中的大量热量。还有一些机组对连排和定排的排污水直接排入降温池后排放，可考虑增设闭式冷却装置，利用除盐水为冷源回收利用排污水中的热量。

3、结束语

热电企业的节能设计在面对具体工程时会涉及到很多方面，是一项十分复杂且系统性的工作。随着热电联产的发展，在不同时期建设的热电厂的节能改造差异也很大。在越来越多地节能设计方案比选中，更多的是对各种方案的优劣进行对比，并对各种方案互相对比和完善，以确保可以合理的利用现有资源，达到节能的最佳目的。随着各种新技术和新问题的出现，也为热电厂的节能提效提供了很多新的思路，对热电联产项目的节能改造方案的探讨和实践，永远是一个不断探索的过程，如何将最先进的节能设计贯穿到设计的工程中去，可有效的提高热电行业的能源综合利用率，更能不断推动热电联产行业的健康持续发展。

参考文献：

[1]于清河电厂锅炉节能改造措施探讨[J]科技创新与应用2015（18）：126-126

[2]孟庆航浅析电厂锅炉节能改造措施[J]资源节约与环保2015（11）：6-6

[3]韦义常丽丽电厂锅炉节能改造措施探讨[J]工程技术：文摘版2016（3）：00283-00283

[4]陈文斌关于电厂锅炉节能改造措施的相关探讨[J]节能环保：1007-6344（2017）06-0114-01