发电厂供热蒸汽余压利用探讨

发电厂供热蒸汽余压利用探讨

陈建勋刘晓永

（内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司内蒙古自治区呼伦贝尔021025）

摘要：本文主要针对发电厂供热蒸汽余压利用展开探讨，明确了发电厂供热蒸汽余压利用的一些方法和原理，进而提出了利用的措施，希望可以为今后的利用工作提供参考和借鉴。

关键词：发电厂，供热蒸汽，余压利用

前言

在发电厂供热蒸汽余压利用过程中，如果没有采用合理的利用方案，并不能提高利用的效果，所以一定要进一步提升发电厂供热蒸汽余压利用的水平，采取更加科学有效的利用技术。

1、蒸汽余压利用概述

蒸汽供热以其经济、适应性广等优点而被越来越广泛的应用，由于蒸汽既可做为工业动力，又可做为民用供热热源。因此对于既有工业用户，又有民用户的城市热力管网来说，以蒸汽作为供热介质向用户供热，有以热水作为介质而无法比拟的优越性。

但同时由于蒸汽比容比水要大很多，因此相同体积的蒸汽在管道内的质量流量要远远小于热水在相同管道内的质量流量。而供热介质在管道内输送的过程中热损失又是不可避免的，对于过热蒸汽来说，在管道内流动一般会造成较大的温降。而对于饱和蒸汽来说，则会在管道内产生凝结水。若供热管道管径选择不当或用户热负荷变化较大，极端情况下还有可能在蒸汽尚未到达用户之前已全部变成凝结水了，造成用户无热可用的情况。

因此在蒸汽供热管网中管径及保温的确定既要考虑蒸汽在管道内的压力损失(管径过小，会使管内压力损失过大，不能满足工业用户对蒸汽压力的要求)，同时也要兼顾蒸汽在管道内的温度损失(管径过大，保温过薄，管道热损失会加大，这样会使管内蒸汽温度损失加大或产生凝结水而直接损失蒸汽)。

我国目前较多热电厂为了保证蒸汽系统的有效运行，通过减温减压器使上一级高品位蒸汽转化为低参数蒸汽，以满足对不同参数需求的工业用汽。温小萍等研究余热余压利用现状和现有技术，并结合水泥厂和炭素厂现场实例，提出了余热余压利用的实用性途径。雷慧杰等[5]论述了棒材加热炉利用蒸汽余热发电的必要性，分析了加热炉余热发电热力循环系统的运行方式，设计了螺杆膨胀发电机组电气控制系统。实际应用表明，加热炉蒸汽余热发电技术提高了热能利用效率，利于环境保护，具有较高的经济和环境效益。张健等介绍了某热电厂将高品质蒸汽直接通过减温减压器，降低参数后用以提供低温低压工业用汽。对其进行改造，提出用背压式汽轮发电机来代替减温减压器的改造方案，可以有效利用高品位热能进行发电，然后用背压机排汽供工业用汽，达到节能降耗的目的。

2、供热蒸汽余压利用方式

2.1在供热蒸汽管道间安装背压机

供热蒸汽先作为背压机的汽源，通过背压机做功发电，再利用背压机的低压排汽来满足采暖热负荷的需要，可以合理梯级利用高品位的热能。在每台机组供热蒸汽管道各增加1套背压汽轮发电机组，背压机无回热系统和凝汽系统，系统设备大为简化，主要包括背压汽轮机蒸汽系统、汽机润滑油系统、轴封系统。

背压机与主机及热网加热器采用单元制系统，即每台机组的采暖抽汽各对应1台或2台背压机，背压机的排汽送至对应的热网加热器蒸汽入口。每台背压机的进汽分别从供热抽汽厂区管道上引接，再送至背压机的进汽主汽门，背压机的排汽母管分别送至对应的热网加热器。在供热抽汽管至背压机进汽管道上设置电动隔断门，在背压机排汽至原热网加热器入口蒸汽管道上设置电动隔断门。供热抽汽管道增设的电动隔断门，要位于背压机引出汽源点之后。若供热抽汽流量超过背压机最大进汽量时，超出部分蒸汽可经原供热抽汽管道送至热网加热器入口调节阀前;在背压机停机状态下，关闭供热抽汽管上的隔断门，抽汽直接进入原热网加热器，按原供热方式运行。

新增背压发电机接至每台机组热网6kV厂用工作A、B段，供给供热系统电机用电，新增背压机发出电能除了供给供热系统所需电负荷外，还可通过新增热网变压器向机组主变压器送至系统。

2.2在供热蒸汽管道间安装热泵

燃煤电厂循环水冷源损失是制约电厂综合热效率提升的重要因素。热泵能够将热量从温度较低的介质“泵”送到温度较高的介质。随着热泵技术的发展，热泵主要分为压缩式热泵和吸收式热泵2种。其中，吸收式热泵已广泛应用于燃煤电厂，利用电厂的低压蒸汽，回收循环冷却水余热，用于提升热网循环水的温度。以供热机组的一部分采暖抽汽作为热泵驱动汽源，机组的循环冷却水作为热泵低温余热源，供热系统的热网循环水经热泵升温后再送至热网加热器进一步提高温度后供出。

热泵机组系统包括:驱动源———蒸汽系统;热源———循环冷却水系统;热网循环水系统。

按某电厂5、6号机组供热系统说明，蒸汽系统采用DN700的热泵驱动蒸汽取自6号机组采暖抽汽，并与5号机组采暖抽汽管道设置联络切换阀门。热泵驱动蒸汽需135.3t/h，5、6号机组单机额定采暖抽汽量为330t/h。热泵机组运行时，剩余的蒸汽经原厂区蒸汽管道送至原5、6号机组供热首站。

改造热泵后循环冷却水系统中，要从循环水的回水管道引出一路去往热泵放热降温，降温后的循环水直接回水塔集水池;另一路循环水的回水继续通过中央竖井上水塔散热。

改造热泵后热网循环水系统为:热网回水—热泵机组—热网加热器—热网供水。增加热泵机组后，由于回收了循环水余热，热网循环水供水温度可提升，若供水温度不变，热网循环水流量会增加。

3、2种供热蒸汽余压利用方式比较

3.1背压机方案

3.1.1背压机方案优点

a.能够充分利用中、低压缸连通管打孔抽汽与供热所需蒸汽之间的压力差发电，避免了节流损失，实现了能量的梯级利用。

b.背压机的发电量全部用于厂用电，可以有效降低厂用电率，降低了全年理论供电标准煤耗，增加上网供电量，提高了电厂运行的效益。

3.1.2背压机方案缺点

a.供热量稍有降低，与技改前相比，全年理论发电标准煤耗增加。

b.小容量背压机组内效率只有70%~90%，相对300MW机组中压缸92%的内效率相比，发电效率偏低。

c.系统和管道相对复杂，背压机排汽管道需引接至原供热首站内热网加热器入口，技改工程施工难度较大。

3.2热泵方案

3.2.1热泵方案优点

a.能够回收利用循环冷却水余热，在供热量不变的同时，减少采暖抽汽量，在主机进汽量不变的情况下，提高主机发电量;在相同蒸汽耗量的情况下，提高机组对外供热能力。

b.由于采用热泵，在供热蒸汽量不变的情况下，增加了采暖供热量，同时减少了汽轮机的冷源损失，提高了电厂的热效率，降低了全年理论发电和供电标准煤耗。

c.适用电负荷范围广，电厂低负荷运行时可满足供热参数要求。

3.2.2热泵方案缺点

a.系统和管道相对复杂，改造工程施工难度较大。

b.相对背压机方案，改造费用较低。

3.32种方式比较

由于2种方案各有其优点和缺点，要根据电厂迫切需要得到哪方面收益来确定余压利用方式。背压机方式具有明显降低厂用电，提高对外供电能力。热泵方式具有增加电厂对外供热能力。

余压利用技改工程的建设充分体现了电厂服务社会、保护环境和节能减排的建厂宗旨，具有较好的社会效益。燃煤电厂实现供热改造及余压利用技改后，可节省大量燃煤，大大减少对环境的污染，符合国家能源政策和城市总体规划，将为地方政府完成节能减排任务、发展低碳经济做出巨大贡献。

4、结束语

综上所述，发电厂供热蒸汽余压利用技术是十分关键的，在利用的过程中，要进一步的提高其利用的效果，本文总结了如何进行应用，并提出了利用的方案，希望可以为今后的应用带来参考。

参考文献：

[1]吴海泉，贺启利，史建涛，胡颢，许成交.发电厂大口径供热蒸汽管道设计[J].通信电源技术，2018，35(10):134-135.

[2]赵鹏飞，徐万年.热力学定律在电厂供热改造中的应用探讨[J].红水河，2018，37(04):50-53.

[3]徐万年，赵鹏飞.弗留格尔公式在电厂供热改造中的应用及探讨[J].装备制造技术，2018(08):23-26+47.

[4]陈新.凝汽式发电厂抽汽供热的热经济性分析[J].内燃机与配件，2018(11):95-96.

[5]石庆宏，袁军，余俊.火力发电厂辅助蒸汽作为宾馆供热热源的设计[J].能源研究与管理，2018(01):92-95.