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摘 要:介绍了直接空冷机组的结构特点,针对包头第二热电厂4号机组的高背压改造,分析了改造对机组热效率的影响,改造提高了热电联产企业能源利用效率和经济效益,缓解了城市供暖需求和环境污染间的矛盾。
关键词:直接空冷;高背压;供热
随着我国城镇化发展和环境保护标准的日益提高,北方城市冬季供暖与雾霾天气似乎成为不可调和的矛盾。而位于城市周边的热电厂成为解决这一难题的关键。
所谓热电联产,就是电厂在发电的同时向热用户提供热源。热用户分民用与工业用,民用大多数为取暖用,工业则用蒸汽。火力发电厂热效率一般在40%左右,其他热量不能利用,以排汽的形式浪费了。而热电联产机组,全厂热效率达到70%,究其原因,是将排气用来提供给热用户,即民用供暖与工业用汽。
伴随我国经济结构转型,原来传统高耗能、重污染、低技术含量产业已经饱和,加上全球经济放缓,工业用电负荷下滑,发电效益大幅减少。将直接空冷机组改造为高背压机组,排汽用于城市供暖,提高了机组的热效率,降低了机组的煤耗,用供热效益的增加弥补发电效益的下降,缓解冬季雾霾,是节能减排的重要措施。
1 热电联产汽轮机的分类
1.1 抽汽凝汽式汽轮机
这是一类应用最广泛的机组。抽汽凝汽式汽轮机是从汽轮机的中间级抽出部分蒸汽,用于供热或者加热给水的凝汽式汽轮机。它分为单抽汽和双抽汽。
双抽汽汽轮机可以向热用户提供两种不同压力的蒸汽,一般是兼顾民用供暖和工业用蒸汽。当热用户所需的蒸汽量下降时,多余蒸汽通过抽汽点以后的各级持续扩张发电。这种机组的优点是灵活性大,可以在较宽范围内同时满足热负荷和电负荷的需要,缺点是热经济性比背压式机组差,辅机设备较多。
1.2 背压式汽轮机
背压式汽轮机是汽轮机排汽压力(即背压)高于大气压力的汽轮机。背压式汽轮机排汽压力高,通流部分级数少、构造简单,没有凝汽器和冷却水系统。汽轮机排汽全部用于供热,热能得到充足利用。机组的发电量由供热量决定。
2 改造方案
包头第二热电厂4号机组锅炉是DG1065/18.2-Ⅱ6型亚临界一次中间再热、燃煤自然循环汽包锅炉。最大连续额定蒸发量1065t/h,额定蒸汽压力17.4MPa,额定蒸汽温度540℃,再热蒸汽进出口温度332/540℃,再热蒸汽进出口压力3.94/3.78 MPa。
汽轮机是CZK300/250-16.7/0.4/538/538型亚临界、一次中间再热、双缸、双排汽、单轴、直接空冷式300MW汽轮机。汽轮机有七段抽汽,其中高压缸有2段抽汽,供高压加热器;中压缸有2段抽汽,供除氧器和高压加热器;低压缸有3段抽汽,供低压加热器。
空冷岛由25台风机组成。新增汽轮机主排汽管旁路,至热网加热器,热网加热器给热网循环水加热。在热网入口蒸汽管道上新增电动调节蝶阀,调节蒸汽流量。根据供热需求,增加一台热网循环水泵。如图1所示:
3 改造后机组经济性影响
一方面,机組在背压方式下运行,蒸汽在低压缸做的功减少了,对经济性的影响是负向的。另一方面,原来从中压缸抽取的工业和供暖用的蒸汽在低压缸做了一部份功,然后才用于供热,蒸汽的利用率增加了,对经济性的影响是正向的;此外,由于蒸汽的冷却方式改变,进入空冷岛的蒸汽量减少,空冷岛运行风机的数量和转速都下降了,使风机的电耗下降,对经济性的影响也是正向的。在背压不变和低压缸排汽量相同的情况下,当回水温度高于一定值时,高背压供热经济性不如中压缸抽汽供热方式。机组在供暖期运行时,合理调整热网加热器的进汽量,满足供暖热负荷的同时,做好热负荷和电负荷间的匹配,保证回水温度低于定植,使供热方式最佳,经济性最好。
4 结语
本文对直接空冷机组高背压供热系统改造进行了介绍,对机组的经济性影响最大的是背压变化引起蒸汽做功量、供热参数和供热方式变化这三个因素。背压式汽轮机的排汽都用于加热热网循环水,实现了蒸汽热量利用的最大化。合理利用了排汽废热,用供热效益的增加弥补发电效益的下降,使机组的能量利用效率可以到达了70%~85%。
参考文献:
[1] 王汝武.节能技术及工程实例[M].北京:化学工业出版社,2006.
[2] 包头第二热电厂背压机扩建工程可行性研究报告.2014.
[3] 沈士一,康松.汽轮机原理[M].北京:水利电力出版社,1995.
[4] 杨俊.电厂循环水余热回收供暖节能分析与改造技术[J].节能,2011(01):33-36.
[5] 热力发电厂[M].北京:中国电力出版社,2004.
[6] 吴星,付林,胡鹏.电厂循环水供热技术的研究与应用[J].区域供热,2008(4):4-8.
作者简介:赵斌(1985-),男,内蒙古人,硕士,助理工程师,从事热工自动控制领域的研究;祁杰(1987-),男,内蒙古人,硕士,助理工程师,从事热工自动控制领域的研究。
关键词:直接空冷;高背压;供热
随着我国城镇化发展和环境保护标准的日益提高,北方城市冬季供暖与雾霾天气似乎成为不可调和的矛盾。而位于城市周边的热电厂成为解决这一难题的关键。
所谓热电联产,就是电厂在发电的同时向热用户提供热源。热用户分民用与工业用,民用大多数为取暖用,工业则用蒸汽。火力发电厂热效率一般在40%左右,其他热量不能利用,以排汽的形式浪费了。而热电联产机组,全厂热效率达到70%,究其原因,是将排气用来提供给热用户,即民用供暖与工业用汽。
伴随我国经济结构转型,原来传统高耗能、重污染、低技术含量产业已经饱和,加上全球经济放缓,工业用电负荷下滑,发电效益大幅减少。将直接空冷机组改造为高背压机组,排汽用于城市供暖,提高了机组的热效率,降低了机组的煤耗,用供热效益的增加弥补发电效益的下降,缓解冬季雾霾,是节能减排的重要措施。
1 热电联产汽轮机的分类
1.1 抽汽凝汽式汽轮机
这是一类应用最广泛的机组。抽汽凝汽式汽轮机是从汽轮机的中间级抽出部分蒸汽,用于供热或者加热给水的凝汽式汽轮机。它分为单抽汽和双抽汽。
双抽汽汽轮机可以向热用户提供两种不同压力的蒸汽,一般是兼顾民用供暖和工业用蒸汽。当热用户所需的蒸汽量下降时,多余蒸汽通过抽汽点以后的各级持续扩张发电。这种机组的优点是灵活性大,可以在较宽范围内同时满足热负荷和电负荷的需要,缺点是热经济性比背压式机组差,辅机设备较多。
1.2 背压式汽轮机
背压式汽轮机是汽轮机排汽压力(即背压)高于大气压力的汽轮机。背压式汽轮机排汽压力高,通流部分级数少、构造简单,没有凝汽器和冷却水系统。汽轮机排汽全部用于供热,热能得到充足利用。机组的发电量由供热量决定。
2 改造方案
包头第二热电厂4号机组锅炉是DG1065/18.2-Ⅱ6型亚临界一次中间再热、燃煤自然循环汽包锅炉。最大连续额定蒸发量1065t/h,额定蒸汽压力17.4MPa,额定蒸汽温度540℃,再热蒸汽进出口温度332/540℃,再热蒸汽进出口压力3.94/3.78 MPa。
汽轮机是CZK300/250-16.7/0.4/538/538型亚临界、一次中间再热、双缸、双排汽、单轴、直接空冷式300MW汽轮机。汽轮机有七段抽汽,其中高压缸有2段抽汽,供高压加热器;中压缸有2段抽汽,供除氧器和高压加热器;低压缸有3段抽汽,供低压加热器。
空冷岛由25台风机组成。新增汽轮机主排汽管旁路,至热网加热器,热网加热器给热网循环水加热。在热网入口蒸汽管道上新增电动调节蝶阀,调节蒸汽流量。根据供热需求,增加一台热网循环水泵。如图1所示:
3 改造后机组经济性影响
一方面,机組在背压方式下运行,蒸汽在低压缸做的功减少了,对经济性的影响是负向的。另一方面,原来从中压缸抽取的工业和供暖用的蒸汽在低压缸做了一部份功,然后才用于供热,蒸汽的利用率增加了,对经济性的影响是正向的;此外,由于蒸汽的冷却方式改变,进入空冷岛的蒸汽量减少,空冷岛运行风机的数量和转速都下降了,使风机的电耗下降,对经济性的影响也是正向的。在背压不变和低压缸排汽量相同的情况下,当回水温度高于一定值时,高背压供热经济性不如中压缸抽汽供热方式。机组在供暖期运行时,合理调整热网加热器的进汽量,满足供暖热负荷的同时,做好热负荷和电负荷间的匹配,保证回水温度低于定植,使供热方式最佳,经济性最好。
4 结语
本文对直接空冷机组高背压供热系统改造进行了介绍,对机组的经济性影响最大的是背压变化引起蒸汽做功量、供热参数和供热方式变化这三个因素。背压式汽轮机的排汽都用于加热热网循环水,实现了蒸汽热量利用的最大化。合理利用了排汽废热,用供热效益的增加弥补发电效益的下降,使机组的能量利用效率可以到达了70%~85%。
参考文献:
[1] 王汝武.节能技术及工程实例[M].北京:化学工业出版社,2006.
[2] 包头第二热电厂背压机扩建工程可行性研究报告.2014.
[3] 沈士一,康松.汽轮机原理[M].北京:水利电力出版社,1995.
[4] 杨俊.电厂循环水余热回收供暖节能分析与改造技术[J].节能,2011(01):33-36.
[5] 热力发电厂[M].北京:中国电力出版社,2004.
[6] 吴星,付林,胡鹏.电厂循环水供热技术的研究与应用[J].区域供热,2008(4):4-8.
作者简介:赵斌(1985-),男,内蒙古人,硕士,助理工程师,从事热工自动控制领域的研究;祁杰(1987-),男,内蒙古人,硕士,助理工程师,从事热工自动控制领域的研究。