燃煤电厂供热改造技术研究

燃煤电厂供热改造技术研究

朱双峰

中国电建集团核电工程有限公司，山东济南  250102

摘要：现今，很多燃煤电厂设备运转效率较低，除尘器超负荷转动，既耗费了许多资源，也加剧了空气污染。为优化燃煤供热计划，本文通过比较多种供热改造方式，科学选择改造方法，且拟定改造计划，目的是为燃煤供热改造分析提供借鉴依据。

关键词：燃煤电厂；供热机组；改造计划

针对同时具备电热、汽等多种负荷需求的地方，怎样准确科学的选取热电联产设备，因地制宜采用供热改造方法，对燃煤厂的经营及地方节能社会效益的增加有十分关键的作用。

1、燃煤电厂机组供热改造方法

1.1打孔抽汽改造方法

系统图见图1所示。把原设计是纯凝火电装置在中、低压缸连管位置，经打孔外连蒸汽管路完成抽汽，抽掉高温蒸汽用作采暖和工业供汽。采取该技术能把纯凝火电机组变成热电联产机组，减少煤耗，提高发电厂效益，具有良好的经济性、节能性和社会价值。该技术蒸汽质量与数量由发电装置规格和发电负荷决定，热电耦合，调节受较大制约。针对600MW及以上设备，改造困难，抽汽质量高，达到0.8MPa以上，除针对工业用气外，对居民采暖这个低品位热负荷而言，热经济性较差，考虑到能源利用经济型问题，可增设后置式汽轮机得到改善。现如今，1000MW抽汽供热运用很少。随着长输管道和大温差供热方法的出现，供热半径加大至50公里，原不在有效半径中的纯凝机组，经过改造后可承担向城市供热的任务，打孔抽汽供热方法在该类机组中，实现了快速推广与使用。

图1 打孔抽汽供暖系统示意图

1.2高背压改造方法

高背压改造技术系统图见图2，通过增大机组排汽压力，降低凝汽器真空度，提高循环冷却水温，直接使用循环冷却水进行供热。高背压改造方法充分使用凝汽式设备排汽的汽化替热升温热网水，把冷源损耗下降为零，提升设备循环热效率，使用高背压改造方法是在不增加设备发电量的基础上，减少供热抽汽量，扩大了供热面积，其改造时间短、经济效益明显，缺点在于和热网串联运转，调整比较困难，供暖期与非供暖期要调换2次低压转子，且在纯凝期运行经济性较差。

该技术是当前较为完善的技术，在各个电厂内陆续展开了高背压供热改建，降耗、环保等社会效益十分明显。随着科技水平的提高，高背压改造包含的汽轮机型号有135MW、200MW和300MW。

高背压改造方法其进汽量由客户热负荷高低决定，其运转形式为“以热定电”，优化后的热网水结构要稳定，否则会引起低压缸超温，阻碍机组安全、可靠运转。该技术投资低、效益高，回收时间短，在供热负荷大的区域有较大应用价值，但其负荷调节比较困难，在火电调峰模式下，使用局限性很大。伴随大温差技术进步，回水温度减小，该技术凭借经济性与降耗优势，依旧有推广使用价值。

图2 高背压技术改造系统图

1.3光轴改造方法

    光轴方式属于高背压方法一种特殊类型，见图3。直接由低压缸到汽管抽汽，直接进入热网加热器，将低压缸转子换成无叶片光轴，未发电，仅发挥着衔接发电机与中低压缸转子的功能。相较于传统高背压方法，光轴改造技术具有改造工作量少、成本低等优点，但适用条件狭窄，用于供热范围很大的项目中，对设备发电量干扰大。现如今，改造的机组大都是135MW、150MW与350MW。

                       图3 光轴改造技术系统图

1.4热泵改造方法

    该技术方法是伴随供热形式和电厂低碳趋势出现的，属于电厂一个关键减排技术，也是全球备受重视的节能方式。热泵供热方式在电厂内用来回收汽轮机冷端损耗，将这些无法使用的热量提升品质后充分使用，进而减少机组现有抽汽量而增多供热量，提升能源整体使用效率，减少发电煤耗，提高经济效益。

    热泵技术按照热泵形式分成吸收式与压缩式两类，比较常见的是吸收式热泵方法。压缩式热泵按照驱动能源模式差别，分成电压缩式热泵与透平压缩式热泵。

     吸收式热泵要以压力超过0.2MPa的蒸汽用作驱动热源，损失低，COP是1.6-1.85，其运转过程不限制发电量，且转动调节灵活，但机组占地范围、投资较大，市场竞争力很低。透平压缩式热泵通常需要0.7MPa议上蒸汽用作驱动热源，局限性比较大，且含后置汽轮机。其投资较高，受火电深入调峰干扰，热泵技术使用前景差。电压缩式热泵通过电能驱动，不受制于深度调峰，且不用加大汽机背压，对低位热源质量要求不高，20℃议下依旧能应用，供热温度能达到80%；设备制热效率好，COP达到5，运转调整便捷；缺点在于利用电能驱动，厂用电率增多；且项目投资巨大。

该类热泵技术具有较大的适用性，从50MW至1000MW机组都能适用，按照不同机组和热负荷，按照技术经济性合理选择热泵模式。伴随火电深度调峰情况的加重，电压缩式热泵的使用前景比较大。电压缩式热泵还可配套储能技术使用，对燃煤电厂而言，既完成深度调峰，还低碳降耗，其竞争力更强。

2、燃煤电厂供热改造方法及机组形式选择建议

1）工业热负荷质量单一且稳定，用热6000h及以上，发电负荷为50MW及以下，适合用背压供热技术。该技术通常与抽凝机组联合应用。

2）工业热负荷为两种蒸汽参数，且为常年较固定的热用户，汽轮机选择时适合选择抽背式机组，来满足两种参数所对应的工业热负荷。

3）供暖热负荷区域，当发电负荷在50MW-350MW之间，规划时可考虑直接选择抽凝机组。供热范围超过1千万m2时，可选择2×300MW及以上超高压抽凝式机组；供热范围处于500万m2-1千万m2的地方，可选择2×200MW及以上抽凝式机组。

4）既有工业热负荷，还有供暖热负荷地方，按照两类负荷比例差别，适合选择抽凝式机组或抽凝式与背压式机组搭配使用。

3、结束语

热电联产机组形式的选取与供热改造方法，有许多组合形式。早期对热电负荷和运行方式的调研要尽量精准，根据燃煤电厂和热负荷运转状况展开量身规划，因地制宜，通常机组按以热定电方式运行，可保障燃煤电厂经济收益。

采用热电联产供热改造方法对已有机组进行改造，提升能源高效整体使用率，对国家清洁供热、低碳城市发展有着重要作用。

参考文献：

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