300MW直接空冷机组乏汽余热利用改造技术研究

300MW直接空冷机组乏汽余热利用改造技术研究

王宇新

（大唐国际临汾热电有限责任公司041000）

摘要：文章以某当火电热力厂为例，为了实现其供热能力的提高，对不同的余热利用技术方案进行对比分析，提出最终的余热利用技术改造方案，并对此改造方案的改造效益进行分析，以供参考。

关键词：300MW直接空冷机组；乏汽余热利用；改造

1引言

在我国煤炭含量和开采量比较高，但是水资源相对较为匮乏的地区的电厂中比较常用直接空冷机组，这主要是由于此种机组不仅占地面积比较小、设备维护比较方便以及运行比较可靠，而且还具有较高的换热效率以及节水等优点。但是空冷机组在运行中却存在热力循环中的冷端损失过大而降低其运行经济性的缺点，因此就对直接空冷机组的乏汽热量等废热排放进行回收利用来实现能源的节约和资源利用效率的提升。

2余热利用技术简介

以建于上世纪50年代的某大型火电热力厂为例，其采用2×300MW的亚临界、直接空冷机组，为了实现此电厂供热能力的提高，先从热泵的乏汽余热利用方面来对其进行改造。而由于此机组的乏汽余热的品位比较低，需要采用以下方法在对其利用时要对其温度进行提高。

2.1汽轮机高背压运行供热技术

此技术就是在热水供热系统中通过凝汽器来进行加热，通过原来循环冷却水在热网系统中的闭式循环来对汽轮机凝汽所释放出现的汽化潜热进行利用。而且可以在尖峰热网加热器中对汽轮机抽气进行二次加热来实现供热温度的提高。此技术可以实现热力循环中冷源损失的降低以及系统总热效率的提升。但是此技术由用户热负荷大小来决定新汽量，其发电功率也会受到用户热负荷的影响而无法分开独立进行调节。此外还要对排气缸结构、轴向推力、末级叶轮进行改造来确保运行安全。此技术还会对汽轮机组的发电效率造成一定的影响。

2.2NCB新型机组供热技术

此技术就是在抽凝供热机组上通过2根轴来对2台发电机进行带动。通过此技术在非供热期间可以关闭供热抽气控制阀，打开低压缸调节阀确保汽轮机处于纯凝工况（N）。而供热期间则可以通过供热抽气控制阀以及低压缸调节阀的调控来确保汽轮机处于抽汽工况（C）。在供热高峰时期则可以全开供热抽气控制阀而全关低压缸调节法，确保汽轮机处于背压工况（B）。通过此技术在对此电厂机组进行改造时，需要改造排气缸结构以及轴向推力，具有较大的改造难度。而且在背压工况运行下需要较大容量的调峰热源，也具有较大的实现难度。

2.3压缩式热泵回收汽机冷端余热技术

采用此技术需要进行单独管道敷设来将机组冷端余热引至用户，还要在用户热力站等位置进行分布式电动压缩式热泵的设置来实现节能目的。但是改造的投资以及输送泵的能耗比较大，且无法实现远距离输送。此外还可以在电厂内进行电动压缩式热泵的集中设置，但是会导致厂用电耗量的增加。

2.4吸收式热泵回收汽机冷端余热技术

此技术所采用的工质为溴化锂溶液，对环境不会造成污染和破坏，而且还可以对各种低品位的余热或废热进行回收利用来实现节能减排以及降耗的目的。此技术就是在热网首站内进行吸收式热泵机组的设置，在汽轮机抽气驱动能源下来对机组内的溴化锂溶剂进行驱动来确保其循环做功制冷，实现对乏汽中余热的回收。此外，由于对驱动蒸汽热量以及回收的乏汽余热量进行消耗并同时加入到热网中，时间将低温热源的热量提取到中温热源中去的目的。

3余热利用具体改造方案

3.1系统方案

在对各种改造方案和技术进行对比分析之后，对此电厂的实际情况进行结合提出了要进行蒸汽型吸收式热泵回收热电厂乏汽余热系统建设的改造方案。在此方案中，汽轮机的排汽管道接入热泵回收，而且在蒸汽驱动下来对热量进行释放，实现对热网循环水的加热。上述驱动蒸汽主要来自每台机组的原供热抽气母管。热泵的抽真空管道接至主机A真空泵入口抽真空母管，由此真空泵来单为其进行抽真空。在热网循环泵出口母管上进行热泵循环水系统进口的设置，可以确保热网循环水系统的安全运行。此外，此电厂中的2台机组各加装一台95.5MW的热泵，每台热泵可以吸收61.48t/h的乏汽量，也就是每台热泵可以回收乏汽热量有82.5MW。

3.2空冷岛安全可靠性

为了确保经过上述改造之后机组运行中出现空冷岛冬季冻结问题，一是从系统方面，将电动隔绝阀安装在各排逆流区的抽空气管上，而且在前三列蒸汽隔绝阀两侧进行差压变送器的安装，实现对抽空气管新加装电动隔绝阀开度的自动控制以及蒸汽隔绝阀两侧差压基本平衡的控制。此外，还要将疏水罐和疏水管路、电动阀门安装在乏汽隔绝阀后且与热泵凝结水系统进行连接，实现水位监测以及对排水的自动控制，将漏入隔绝阀后的蒸汽凝结水进行及时排出。二是根据排汽温度以及凝结水温度来对机组空冷岛运行规程进行调节。此外，针对空冷岛乏汽安全切换，需要在每台机组中进行2组热泵的设置来避免出现热力系统剧烈波动的问题，提高其运行的稳定性。而且在市政热网水系统管道爆裂时也可以进行暖塔且将乏汽从热泵切换到空冷岛上。

4机组改造后的效益分析

在按照上述改造方案在对机组进行改造之后，对机组乏汽余热利用效果进行性能试验和评估，试验结果表明在不同的工况下进行试验时，热泵的吸收发起热量都满足了设计要求的82.5MW以上的要求。而且主机不同运行背压下热泵的COP值也都在设计要求的COP值以上，确保热泵性满足要求。而且在经过2个供暖季节的运行之后，此改造之后的热泵系统运行比较稳定且具有显著的节能效果，实现供热能力的提高。在此次改造的经验基础上，计划对本电厂的其他机组进行乏汽余热利用改造时在热力站位置也进行吸收式换热机组的安装，这样在确保二次网供回水温度不变的基础上，实现了一次网回水温度降低到20℃左右。这样就实现了大温差输送来提高热源供热能力以及管网输送能力，提高热电厂的节能增效的效果。

5结语

文章以某热电厂的2×300MW直接空冷机组为例，从实现其供热能力的提高的角度来分析不同的余热利用技术的可行性，在确定改造方案并实施之后，实现了热泵的吸收发起热量等热泵性能的提高，以及显著的节能减排和增效等作用，证明此改造方案值得推广应用。

参考文献：

[1]苏永.300MW直接空冷机组乏汽余热利用改造方案研究[J].环境保护与循环经济,2016,36(1):42-46.

[2]武平德.热泵技术在340MW直接空冷机组供热改造中的应用探讨[J].内蒙古电力技术,2015,33(4):68-71.