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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。