一种应用于灵活性改造、深度热电解耦的工业供汽（供热）增汽机系统

一种应用于灵活性改造、深度热电解耦的工业供汽（供热）增汽机系统

1 樊茂帅 2 任成

1 身份证号： 14062119840108****

2身份证号：61040419791014****

【摘要】一种应用于灵活性改造、深度热电解耦的工业供汽（供热）增汽机系统目的就是为了克服上述发电厂机组的矛盾而提出一种新型系统，提供一种适应灵活性改造、深度热电解耦的系统及方案，该系统及方案不仅能够做到提高接纳风电太阳能等领域的能力，达到解耦的目的，而且能大幅度提高机组的工业供汽（或供热）能力；具有最直接、收益高等优点。

【关键词】热电解耦 工业供汽 灵活性改造

1. 技术领域

对外有工业供汽（供热）的发电厂

2. 背景技术

当前形势，随着国内风电、太阳能以及其它新能源领域发电机组装机容量的增大（都已位居世界第一），这就要求燃煤机组必须接纳以上形式的领域。而实际上一些地区的弃风弃光率日益增长，消纳已经成为制约可再生能源发展的关键因素。这样为了配合可再生能源发电上网的发展需要，势必要求现有的机组越来越多参与到灵活性改造过程中，以提升调峰能力。同时热电联产机组越来越持续增加，因为居民供热是关系到百姓民生的大事，必须首先予以保证，所以在传统以热定电的运行方式下，电厂的发电负荷不能随意降低，否则将引起供热量的不足，这样与大幅接纳风电太阳能等领域的发展相矛盾，而很多电厂又承担着向周边工业园区提供一定量的工业蒸汽，而工业供汽又有真很好的经济收益，消纳、供热、供汽、发电，势必要求电厂同时兼顾，这样在参与灵活性改造的过程中也要做到深度热电解耦，而本文所提的增汽机系统能解决以上矛盾，且具有一定的节能减排效果。

3. 技术内容

现有技术：单纯只通过主蒸汽或者冷再蒸汽减温减压，当需要机组调峰低电负荷而需要外供高压蒸汽时，这样引起的不良后果：①会使过热器和再热器流量偏差增大；②使再热器的流量和压力偏小，再热器容易烧坏；③无法实现热电解耦。采用增汽机系统，用减压后的主蒸汽（降低蒸喷的产品制造难度）抽取热再出口重新回到再热冷段，使得再热器流量增大到所需流量。

解决上述问题的技术方案要点：是通过增汽机系统（增汽机系统工作原理基于高压蒸汽抽取低压蒸汽获得中压蒸汽），在电厂热力系统中创新应用，合理布置，选择最佳设计参数，达到解耦且满足产能的目的。此方案的要点，增汽机系统高压蒸汽为减压后的主蒸汽（过热蒸汽），低压蒸汽为再热蒸汽，从而获得中压蒸汽。整体流程为低负荷时（此时需要参与到深度调峰），增大主蒸汽流量（需精准核算各种工况），主蒸汽部分通过高压缸发电，另一部分通过减压，直接对外供供工业客户（当外界需求压力等级较高时），减压分流合适量的蒸汽（需精准核算各种工况）作为增汽机系统高压动力蒸汽，抽取低压蒸汽（再热蒸汽），获得的中压蒸汽（压力等级可以根据客户需求设计）送回到冷再蒸汽段，与原来冷再蒸汽混合，继续循环。如果外界需要不同压力等级、不同流量的蒸汽（根据核算与增汽机系统选型），那么增汽机系统出口或者热再出口也可以外供，形成多级外供的能力，同时不影响调峰、供热，实现了热电解耦。且该增汽机系统灵活，低压蒸汽可以是再热蒸汽，亦可是冷再蒸汽、各段抽汽，看外界工业用户的需求。这样做的优点：一是可以使进入过热器的主蒸汽量虽然增大，但是主要用于对外供工业蒸汽，又同时能满足了调峰灵活性改造的低负荷发电；二是通常过热器与再热器要求流量不能有太大偏差，通过增汽机系统设置减温减压的主蒸汽抽取热再获得中压蒸汽完成冷再侧的再循环，增大压力的同时完成减少流量（过热器与再热器）偏差，而且增汽机系统高压蒸汽为减温减压后的蒸汽，对材质要求也同时降低，完全可以实现。锅炉的前后炉膛热量是完全平衡的，且实现了炉、机的完全解耦。

具体实施方式如下图1（图中红色部分为系统原有部分，其余为本文所述创新方式及设备部分）：

图1

流程①②③：

经过热器加热后的主蒸汽分流，部分去高压缸发电（①→③），另一部分经减压去对外供工业蒸汽X（当外界需求压力等级较高时）①→②），此过程中可以根据负荷情况，尤其是低负荷供热工况，最合理的根据工业客户需求压力等级，核算所有的蒸汽量与压力以及设备选型；

流程④⑤⑥⑦：

上述过程经过高压缸发电后的蒸汽，即高压缸排汽（冷再蒸汽），（④→⑤）到锅炉再热器加热成为再热蒸汽，（⑥→⑦）送入到中压缸做功发电。

如果外界需要不同压力等级、不同流量的蒸汽（根据核算与增汽机系统选型），那么可以选择增汽机系统出口外供工业蒸汽Y（热再对外供汽量不大），或热再出口也可以直接外供Ｚ（热再对外供汽量大）。

在上述流程中，由于经过过热器的主蒸汽对外供汽，导致到了再热器的蒸汽压力与流量都会降低，形成了流量差，这在实际运行中是不允许的，此时引入了增汽机系统，来弥补此时的运行弊端，增汽机高压蒸汽A（主蒸汽减压后的蒸汽）来抽取低压蒸汽B（再热蒸汽），获得C中压蒸汽（通过对增压机系统设计选型，压力升高），然后送至冷再蒸汽管（④⑤），这样形成了一路再循环，提高冷再蒸汽整体压力的同时减少了过热器与再热器蒸汽流量差，满足了运行要求。

蓝色虚线框内在热再出口设置一个节流主管路+可调节旁路，人为升高热再的整体压力，使得Ｂ口压力上升，如此热再的流量得到了提升，对于增汽机系统来说，需要提升的压力也小了很多。该方式有一个节流损失，但总体效率较高（用的主蒸汽很少）。其作用类似于关小中压缸进气阀，但是其效果要好很多，因为这样使中压缸的压力和流量不会降低太多，保证了中压缸的效率。

系统同时具备帮助机组实现变负荷快速响应：当机组需要快速升负荷，只需要关小增汽机高压蒸汽A侧阀门，主蒸汽（高压缸瞬时进汽大增）或者减轻热再出口的节流措施（蓝色虚线框内部分，中压缸瞬时进汽大增）。由于外网管线较长，系统配套很短时间即可完成调整，不会影响外供蒸汽。

通过该系统，本质实现电、热负荷相互转移，即热电比的大幅度调节。是最直接、最节能和最节省投资的方案，整体上做到了低负荷时候既不影响参与到调峰发电（供热），又保证了对外稳定工业供汽，同时又满足了运行的安全要求，且炉机也完全解耦。真正意义上做到了深度热电解耦。实施好热电解耦工作，对电网调整分配负荷起到缓解作用，也实现了电网节能环保的大方向。该系统具有显著的优势，解决了过热器与再热器的失衡问题，同时做到了大幅解耦、省投资，节能、安全。

参考文献：郝鹏 浅谈几种热电解耦技术改造