燃气轮-蒸汽联合循环机组供热改造可行性研究

燃气轮 -蒸汽联合循环机组供热改造可行性研究

崔永亮

哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，黑龙江省哈尔滨市 150000

摘要：随着社会的不断发展和科学技术的不断进步，人们越来越关注他们生活的环境。世界上许多国家已经充分认识到环境对人类社会发展的重要性。改善生活环境，减少环境污染，是所有国家都需要共同面对的问题。最重要最紧迫的问题是能源问题。为了从根本上解决能源问题，除了寻找替代能源之外，节能是最直接、有效和关键的措施之一。摘要:对某燃气电厂二拖一燃气机组供热改造的几种方案进行了探讨和分析，指出了节能供热改造的最佳方案，以期为其他燃气电厂的改造提供依据和参考。

关键词：燃气机组；环境；节能；供热改造方案

燃气电厂是一种两拖一的燃气机组，燃料设计为煤层气，实际运行是天然气和煤层气的混合气体。燃机规模为2×42MW，汽轮机排汽背压为13kPa，电力负荷为27MW。主机排汽由直接空冷散热器冷却，空冷岛3列3台。

电厂供热现状为常规抽汽，抽汽能力为55t/h，低压补汽25t/h，总供热蒸汽消耗量约80t/h，外供热主线为DN500，热网循环水设计流量为830t/h，供回水温度为105℃/55℃。电厂年供热能力150d左右。

根据预测，供暖的供暖价格约为35元/GJ，而发电厂的供暖批发价格为20元/GJ，与实际和理想价格相差很大。但供热是电厂的大势所趋，利用乏汽余热供热可以有效降低供热成本。因此，一家燃气电厂计划进行供热改造。

1设计原则和基本数据

在实际工作中，最基本的设计原则是在不改变主机的情况下，使电厂的效益最大化。

基础数据如下:电厂热网循环水的供回水温度为105℃/55℃；汽轮机排汽背压上限为30kPa，最大抽汽率为25t/h；加热用额定抽汽55t/h，低压补汽25t/h，可用于加热。加热提取参数为:压力0.4兆帕，温度180℃；低压补汽参数为:压力0.35兆帕，温度145℃。

2.工程供热改造主要方案

根据燃气-蒸汽联合循环的二合一条件和电厂的边界条件，提出了四种供热方案。

2.1常规提取和加热方案

余热锅炉低压蒸汽25t/h，汽轮机抽汽55t/h，抽供热设计负荷48MW，热网循环水830t/h，55℃热网回水经热网循环泵升压后进入热网加热器加热至105℃。

2.2“热压机+峰值加热器”加热方案

本方案中，在供暖季节，机组背压为15kPa。在热压机中，部分汽轮机排汽(15kPa)被机组的抽汽加热抽出，放出高背压排汽(33kPa)，进入凝汽器加热网的循环水。本方案设计热负荷为58.7兆瓦，热网循环水量为970吨/小时..55℃热网回水经热压机加热至70℃，经热网循环泵升压后进入峰值加热器，峰值热量补充至105℃。其中约13t/h的乏汽由热压机配套的冷凝器回收，80t/h的加热蒸汽由热压机+热网加热器使用。从机组原有的DN3000大排汽管道上接一条DN800管道至热压机入口，排汽管道上安装一个电动真空蝶阀，汽轮机额定背压为15kPa。冬季(供暖季节)时，打开排汽管道上的电动蒸汽隔离阀和凝结水管道上的电动蝶阀，部分排汽通过管道进入热压机系统冷凝加热；在夏季(非供暖季节)，关闭排汽管道上的隔离阀和凝结水管道阀，隔离热压机组，汽轮机的全部排汽由空冷系统冷却。排汽管道的应力计算原理是吸收温度变化、风荷载、地震荷载等引起的力和力矩。通过设置膨胀节，使空冷岛侧空冷排汽管道上施加的负荷和位移不会影响空冷排汽管道的安全稳定运行，也不可能对热网中的凝汽器接口施加额外的、无法承受的力和位移。

2.3“热泵+峰值加热器”供热方案

该方案供热季机组背压为13kPa，利用热泵机组回收部分乏汽。本方案设计供热负荷为65.1MW，热网循环水量为1120t/h，55℃的热网回水由热泵加热至85℃，经热网循环泵升压后进入峰值加热器补足热量至105℃。其中热泵回收乏汽约27t/h，热泵+热网加热器使用加热蒸汽80t/h。冬季(供暖季节)时，打开排汽管道上的电动蒸汽隔离阀和凝结水管道上的电动蝶阀，部分排汽通过管道进入热泵机组系统进行冷凝加热；在夏季(非供暖季节)，关闭排汽管道上的隔离阀和凝结水管道阀，隔离热泵机组，汽轮机的全部排汽由空冷系统冷却。排汽管道的应力计算原理类似于“热压机+峰值加热器”加热方案所示。

2.4“高背压+峰值加热器”加热方案

该方案将供热季节机组背压提高到30kPa，并增加新的热网冷凝器回收乏汽。设计热负荷41MW，热网循环水量700t/h，热网55℃回水由热网冷凝器回收的乏汽加热至68℃，经热网循环泵升压后进入峰值加热器补足热量至105℃。其中约18t/h的乏汽由热网冷凝器回收，49t/h的热蒸汽由热网加热器使用。

3供热改造方案比较及需要解决的问题

3.1不同供暖方案的技术数据

不同供暖方案的技术数据见表1。

3.2各种方案的比较

与抽汽供热方案相比，高背压供热方案不仅降低了供热能力，还损失了更多的发电量，因此高背压供热方案不适合A燃气电厂。热泵热压供热方案与抽汽供热方案相比，在不增加汽轮机入口的基础上，实现了多发电、多供热的预期效益，热压投资回收期最短。

注：采暖综合指标为50W/m2。

3.3运行后需要解决和注意的问题

a)新建管道不能影响现有管道的正常运行；

b)新管线的布置不能影响现有地下管线和设施的正常运行和维护；c)修改原有的冬季运行方式，因为空冷系统的蒸汽量会发生变化；d)需要查阅空冷排汽管道的应力、支承和吊点载荷等应力数据，为下一阶段新管道的应力分析和设计做准备。

总之，通过分析比较各种方案，结合电厂的实际情况，“热压机+峰值加热器”的供热方案是最合理的。

4结论

根据现场实际情况，进行可行性分析。经过分析，表明“热压+峰值加热器”的供热方案是该类型燃气轮机供热机组最合理的供热方案，在我国大力推进节能环保的大环境下具有现实的指导意义。

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