热电联产机组联网供热改造

热电联产机组联网供热改造
发表时间：2017-12-06T09:53:16.643Z 来源：《电力设备》2017年第23期作者：王东黎[导读] 摘要：随着国家环境污染的大力治理，越来越多的小火电厂因环境污染严重而被逐步关闭。

（大唐国际发电股份有限公司张家口发电厂河北张家口 075133）摘要：随着国家环境污染的大力治理，越来越多的小火电厂因环境污染严重而被逐步关闭。

而大机组联网供热改造，因其自动化系统控制程度高，不仅提高了燃烧效率，提高了能源的利用率，而且降低了有害气体的排放，增强整个机组系统的安全性，并且为电厂带来丰厚的经济效益。

并且其可以通过实时监测，为检查锅炉污染物排放量提供准确、可靠的依据，也为环保部门进行监督提供有力的依据而被
广泛重视。

因此，大电厂的机组联网供热改造因其合理性和经济性被大力推广。

关键词：热电联产；供热改造；机组联网供热节能减排是贯彻落实科学发展观、建设资源节约型和环境友好型社会的必然选择。

火电厂节能减排任重道远，为了提高火电机组的经济性和环保性，必须发展新技术。

而热电联产就是节能减排中的重要举措之一。

1、热电联产技术应用
1.1热电联产是节能减排的重要举措
近年来我国关停小火电机组的速度加快，已经累计关停小火电机组超过6628万kW。

根据国家节能减排政策的要求，逐步关停大热电厂区域内的小机组、小热电，取缔企业的自备电厂，从而实现大热电厂的集中供热。

热电联产是热能和电能联合生产的一种高效能源生产方式，与热电分产相比，可以显著提高燃料利用率，降低污染物排放。

1.2热电联产有利于电厂的经济运行
机组供热改造后，由于从高排热段（或冷段）、中排连通管抽出了一部分供热蒸汽量，减小了机组中压缸与低压缸的发电量，也就是牺牲了部分发电效益，但是换取了可观的售汽收入，同时减少了低压缸排汽的冷凝热损失。

综合下来计算，机组供热改造后，反而有利于电厂的经济运行。

1.3机组供热改造方式
机组本体改造一般由汽轮机厂实施，纯凝机组经改造后可实现为供热机组。

供热机组的汽源一般有中排、高排、中低压连通等。

这些汽源直接外供一般不能满足用户的参数要求，必须经过供热改造才能满足外供参数要求。

电厂的供热改造可通过建设减温减压器或压力匹配器来实现。

减温减压器的工作原理是对热源输送来的一次（新）蒸汽压力、温度进行减温减压，使其二次蒸汽压力、温度达到生产工艺的要求。

减温减压装置由减压系统（减压阀、节流孔板等）、减温系统（给水调节阀、节流阀、止回阀等）、安全保护装置（安全阀）等组成。

压力匹配器的工作原理是利用中、高压蒸汽（驱动蒸汽）通过喷咀喷射产生的高速气流，将低压蒸汽吸入，使其压力和温度提高，而高压蒸汽的压力和温度降低，从而使低压蒸汽的参数满足不同用户企业的要求。

1.4机组联网供热改造
为扩大供热能力，电厂机组改造一般是几台机组同时进行，改造后的出汽管合并为供热母管对外供热。

现对2*300MW机组联网供热改造系统进行简单介绍。

300MW组利用率高的低压汽源一般为中排蒸汽，抽汽压力一般为0.7～0.9 MPa，温度为330～350℃，每台机组最大抽汽量约200 t/h；中压蒸汽一般为高排蒸汽，抽汽压力一般为2.5～3.7MPa，温度为320～340℃，每台机组最大抽汽量约80t/h。

电厂一般采用减温减压器或压力匹配器来调节合理的出口参数。

若以减温减压器的形式外供蒸汽，即利用机组的高排蒸汽经过减温减压后，以水力计算倒算的起点参数外供。

系统简述如下：分别从两台机组的高排母管上抽汽，抽汽口加设切断阀、电动阀、止回阀和安全阀等，之后在合适位置装设减温减压装置，两条出口管的技术参数设置相同，出口管上加设切断阀，合并为供热母管对外供热。

若以压力匹配器的形式外供蒸汽，即合理利用机组的中排及高排汽源。

利用高排蒸汽通过喷咀喷射产生的高速气流，将中排蒸汽吸入，使低压蒸汽压力得到提升，温度得到调节，从而达到合理的出口参数后外供。

系统简述如下：分别从两台机组的高排母管及中排母管上抽汽，抽汽口加设切断阀、电动阀、止回阀和安全阀等，各高排抽汽管分别进入相应的压力匹配装置，中排抽汽管一般合并为一根母管后再分别进入各压力匹配装置。

低压蒸汽经压力匹配器后压力得到提升，外供蒸汽能满足末端用户的参数要求，出口管上加设切断阀，各台压力匹配器的出口管一般合并为供热母管后再对外供热。

压力匹配器与减温减压器的压力、温度的调节、监视、流量的监视等仪表都集中到各自的DCS系统，直接由各自的DCS控制。

对某些共用的参数，如出口供热母管供热蒸汽流量，信号集中至两台机的DCS系统中。

机组联网供热后，能充分满足用户的热负荷需求，在热负荷相对较少的时段采取关闭切断阀的方式，只运行单台机组。

此种方式安全可靠，并且节约能源，新增热负荷售汽收入，为电厂带来丰厚的收益回报，为社会创造了经济价值和环境效益，一举多得，应在现阶段大力推行。

2、机组联网供热的合理性及经济性
目前用汽客户的用汽压力一般在0.8～1.0MPa，温度为180～220℃，用热性质较稳定。

电厂的直接抽汽压力一般在0.7～0.9 MPa，温度为280～300℃，经过长距离的输送，由于压降损失肯能会满足不了用户的压力要求。

而电厂无论何种蒸汽外供都不能直接满足用户的汽源技术参数要求，因此必须采用相应措施处理汽源，使其达到合理的汽源参数外供。

减温减压器是将中、高压蒸汽通过双减的方式得到符合条件的汽源，一般损失能量较严重，不建议大负荷投用。

本项目针对二期2台140MW机组及三期2台600MW机组进行改造，经各个方案的比较后，确定采用压力匹配器 + 减温减压器的方案。

2.1机组供主要热改造内容
该电厂二期的2台140MW机组主要供东部用户，热负荷小且稳定，最小负荷为20 t/h，最大总负荷为75t/h；三期的2台600MW机组主要供西部用户，西部热负荷相对稳定，通常在110～130t/h。

二期与三期供热管道设置连接管，在东部负荷相对较小的情况下，切断减温减压装置，由西部的压力匹配装置补充供热。

考虑电厂三期的5#，6#机组与二期的3#，4#机组的蒸汽管道联网供汽，西线热网与东线热网的设计参数将一致，由于东部热网的操作压力为1.15～1.35MPa，西部热网操作压力为1.15～1.5MPa，联网后的蒸汽操作压力为1.5MPa，超出原设计系统的许用范围，必须对东线热网加以改造。

主要改造内容为：
1）将减温减压器的出口压力设定为1.5MPa，温度为290～320℃； 2）将减温减压器的安全阀整定压力设定为1.6MPa；
3）在3#机减温减压器出口管与供热蒸汽母管对接处安装手动切断闸阀及减压阀，减压阀的进口压力为1.5 MPa，出口压力为1.15～
1.35MPa，流量为85t/h。

2.2供热改造结果分析
西线采用压力匹配器的形式，共设置2台80 t/h的压力匹配器，从而满足西线所有用户约130t/h的负荷需求。

因东线负荷维持在20t/h左右，将减温减压器暂时关闭，利用西线的富余负荷供东部用户。

因此，目前电厂在东线和西线的供热母管上设有连通管，上设切断阀，在东部负荷相对较低的情况下，开启阀门，利用西线剩余负荷供热。

此种方式可暂停3#，4#机组对外供热，将来东部负荷增加后，调整由3#，4#经减温减压供应东部。

若西线负荷增加明显，可利用东线外供蒸汽补充供热。

经过两次供热改造，电厂从零供热到近200 t/h的对外供汽，每年减少SO2排放约78.4 t，NOx排放减少5796 t，烟尘排放减少5800 t，在生产同样蒸汽量的情况下，大机组联网供热比小锅炉分散供热SO2排放量减少约93%，取得了良好的环境效益。

电厂供电标煤耗由供热改造前的0.307kg/kW•h降至改造后的0.294kg/kW•h，年节约标煤约24 441t，充分利用现有汽源，在供热量200t/h情况下，每年减少发电经济效益约1.69亿元，但售汽收入每年达1.82亿元，由于减少的冷凝热损失创造的经济效益每年可达约0.85亿元，因此电厂每年可增效约0.98亿元，经济效益显著。

3、结语
该电厂通过充分利用现有汽源，经过减温减压或压力匹配的形式对机组进行联网供热改造，既满足用热企业的负荷要求，又为电厂带来丰厚的经济效益，同时还减少废气排放，对环境保护起到积极作用。

参考文献：
[1] GB 50316-2000（2008版），工业金属管道设计规范[S].
[2] DL/T 5054-1996，火力发电厂汽水管道设计技术规定[S].。