纯凝汽轮机发电机组的供热改造经济性分析及方案讨论

２０１２年１２月　第１２期（总第１６９期）　

轻工科技　

ＬＩＧＨＴ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　资源与环境　

方案。　纯凝汽轮机发电机组的供热改造经济性分析及方案讨论　童术　（广西电力工业勘察设计研究院，广西南宁５３００２３）　【摘　要】　简单介绍我国目前能源现状，分析供热改造的经济性，提出小机组老电厂供热改造的必要性，讨论几种常见的改造　

【关键词】供热改造；热效率；纯凝机组；调节抽汽；热电　【中图分类号】ＴＭ６２１　【文献识别码】Ａ　【文章编号］２０９５．３５１８（２０１２）１２一　７５．０２　

１　引言　我国人口众多，能源资源相对不足，人均拥有量远低于世界　平均水平。由于我国正处在工业化和城镇化加快发展阶段，能　源消耗强度较高，消费规模不断扩大，特别是高投入、高消耗、高　污染的粗放型经济增长方式，加剧了能源供求矛盾和环境污染　状况，能源问题已经成为制约经济和社会发展的重要因素。解　决我国能源问题，根本出路是坚持开发与节约并举、节约优先的　方针，大力推进节能降耗，提高能源利用效率。节能是缓解能源　约束，减轻环境压力，保障经济安全，实现全面建设小康社会目　标和可持续发展的必然选择，体现－ｒ科学发展观的本质要求，是　项长期的战略任务。　工业是我国能源消费的大户，工业能源消费量占全国能源　消费总量的２／３。千家重点耗能企业又是工业能源消费的大户，　据《千家企业能源利用状况公报（２００７年度）》，２００６年，千家企业　综合能源消费量为７．９７亿吨标准煤，占工业能源消费量的１／２。　而电力行业是千家企业中的主要耗能行业之一，２００６年，千家企　业能源消费量前四位的行业是钢铁、电力、化工、石油石化，占千　家企业能源消费量的８２％。　电力行业在耗能行业中占据如此重要地位，但我国电力行　业能耗水平与发达国家相比差距较大。根据国家发改委公布的　数据，火力发电行业，国际先进水平供电标煤耗为３１２ｇ／ｋｗ．ｈ，我　国平均水平为３６６ｇ／ｋｗ．ｈ。因此，如果通过节能技术改造，降低能　耗水平，减少污染物的排放，不仅可以提升电力行业企业的竞争　力，也是电力行业企业响应国家的能源政策，为实现国家“十一　五”能源规划应当承担的责任。　

２供热改造的经济性分析　纯凝汽轮机发电机组（以下简称纯凝机组）的供热改造，是　将纯凝汽轮机发电改造成调节抽汽式热电循环，即蒸汽汽轮机　中膨胀至一定压力时，被抽出一部分送给热用户，其余部分则继　续进入汽轮机做功或加热器加热。　理想纯凝汽轮机发电所进行循环为朗肯循环（左图中１．２—３—　４．５．１），而理想调节抽汽式热电循环可视为一部分蒸汽仍进行朗　肯循环，另一部分蒸汽进行背压式热电循环（左图中１．２’一３’一４—５—　１）。从图中可以看出，背压式热电循环的做功量（即面积１—２’．　

【作者简介】童术（１９８３一），男，工程师，从事火力发电厂热机专业设计。　７５　

３’．４．５—１）相对于朗肯循环的做功量（即面积１．２—３．４．５．１）有所减　少，但是，全面评价热电厂的经济性，常常使用热效率指标。所　谓热效率，指所利用的能量与外热源提供的总能量的比值。　

ｇ　７　６　ｓ　朗肯循环及背压式热电循环Ｔ一８图（Ｔ一温度，ｓ一熵）　显而易见，朗肯循环中，面积１．２—３．４．５．１为做功量，面积２．３．　８－６—２为乏汽量，热效率为做功量与总热量（即做功量与乏汽量之　和）的比值。现代纯凝机组进行朗肯循环，即使采用了超高蒸汽　参数、回热、再热等措施，其热效率仍不超过４０％，也就是说，燃料　燃烧时释放出的热能中有大部分没有得到利用，其中通过凝汽　器冷却水带走而排放到大气中的能量约占总能量的５０％以上，这　部分热能虽然数量很大，但因温度不高（如排汽压力为４．９ｋＰａ　时，其饱和水温度仅３２℃）以致难以利用。所以普通的火力发电　厂都将这些热量作为“废热”随大量的冷却水丢弃了。　背压式热电循环，其面积１—２’．３’．４．５．１为做功量，面积２’．　３’．７－６—２’为供热量，热效率为做功量及供热量之和与总热量的　比值，理想情况下热效率可达到ｌ　显然，背压式热电循环的热　效率远大于朗肯循环。　而理想调节抽汽式热电循环，：勾部分蒸汽进行朗肯循环，部　分蒸汽进行背压式热电循环，其热效率显然高于纯凝机组朗肯　循环热效率。因此，将纯凝机组改造成调节抽汽式热电循环机　组后，热效率会明显提高不少，而且，这种热电循环可以实现自　动调节热电出力，保证供汽量和供汽参数，从而可以较好地满足　用户对热、电负荷的不同要求。　

３小机组老电厂供热改造的必要性　由上述分析可知，通过供热改造实现热电联产是提高电厂　热效率而节约能源的一项重要措施。　我国有一部分老电厂为３００ＭＷ以下纯凝机组，由于容量　小、能耗高、技术落后，按照目前的节能调度原则，与６００ＭＷ、　３００ＭＷ机组竞争没有优势，机组利用小时低，企业经营压力较　大。而很多老电厂附近有工业区，企业附近有大型的用热企业　和未来规划的用热项目，因此考虑按照国内改造成功先例进行　供热改造，既可作为附近工业区原有用热企业的备选热源，也可　以满足附近］＝：业区新增企业的用热需求，同时可以将不同品位　的热能分级利用（即高品位的热能用于发电，低品位的热能用于　集中供热），提高了能源的利用效率，减少污染物的排放，具有节　约能源、改善环境、提高供热质量、增加电力供应等综合效益。　４供热改造的几种方案　供热抽汽应满足以下要求：首先，供热抽汽参数应尽量　热　用户所需蒸汽参数接近，以降低减温减压过程中的节流损失，考　虑沿程压降及温降，其参数应高于热用户所需蒸汽参数；其次，　供热抽汽量应能满足热用户所需蒸汽用量；另外，供热抽汽后应　尽量不对原系统产生大影响，以致需要对原系统进行改造，否则　改造Ｔ程过于复杂且不经济。下面简单的讨论几种常见的供热　改造方案：　（１）从热段抽取供热蒸汽　由于热段蒸汽温度很高，适合供给所需蒸汽温度很高的热　用户。　热段蒸汽一般进入汽轮机中压缸做功，所以从热段抽取供热蒸　汽时，进入中压缸蒸汽量减少，相当于低负荷情况下运行，汽轮机仍　可正常运行，所以抽取供热蒸汽量可以比较大。但是由于热段蒸汽　的品质较高，其温度接近主蒸汽温度，具备较大的做功能力，直接供　给热用户不经济；另外，由于热段蒸汽的温度很高，所以需要经过大　幅减温后才能使用，而经过大幅减温，节流损失较大，因此，一般比　较少从热段抽取供热蒸汽，而是从冷段、中、低压缸抽汽或中低压连　通管等在汽轮机中已经做功后的蒸汽管道中抽取供热蒸汽。　（２）从冷段抽取供热蒸汽　冷段蒸汽相对于中、低压缸抽汽或中低压连通管蒸汽，压力　较高，适合需要蒸汽压力比较高的热用户。　冷段抽取供热蒸汽时，进入锅炉再热器的冷再热蒸汽流量　将减少，将引起锅炉再热器出口温度超温，抽取供热蒸汽量超过　定额度时，再热器出口超温可能超过允许范围，严重时可能影　响锅炉安全运行。但是，在适当的抽取量下，锅炉再热器出口温　度超温可以控制在允许范围内，不会影响锅炉安全运行。因此，　抽取供热蒸汽量较大时，一般不将冷段抽汽作为唯一供热蒸汽　源，而是与其他供热蒸汽源如中、低压缸抽汽、中低压连通管配　合使用。　（３）从中、低压缸抽汽或中低压连通管抽取供热蒸汽　中、低压缸抽汽蒸汽压力较低，适合所需蒸汽压力较低的热　用户。　中压缸蒸汽通常经过中低压连通管被分配到两个低压缸中，故　中低压连通管蒸汽实际为中压缸排汽，其蒸汽压力介于中、低压缸　抽汽之间，一般也仅适合需要蒸汽压力较低的热用户。　从中低压连通管抽取供热蒸汽时，进入低压缸蒸汽量减少，　相当于低负荷情况下运行，仍可正常运行，所以抽取供热蒸汽量　也可以比较大。　从中低压缸抽汽抽取供热蒸汽后，由于进入加热器的加热　蒸汽量减少，通过加热器的给水温升将降低，从而进入省煤器的　给水温度相应降低，以致加热给水时消耗燃料相应增加；另外，　由于供热蒸汽可以不止从一级抽汽抽取，因而从某一级抽汽供　热蒸汽抽取量较小，该级抽汽蒸汽流量变化较小，其流速变化也　较小，所以，对抽汽系统、加热器系统以及锅炉省煤器系统安全　运行不会产生影响，其抽汽量也可以比较大。　（４）从冷段及或从冷段及中低压连通管抽取供热蒸汽　当从中、低压缸抽汽或中低压连通管抽取供热蒸汽压力不　能满足热用户的要求时，可以同时从冷段抽取供热蒸汽。但是，　冷段蒸汽压力与中、低压缸抽汽或中低压连通管蒸汽压力相差　较大，不能直接混合，一般可使用压力匹配器（即蒸汽喷射器）。　

７６　汽轮机压力匹配器的基本构造及原理见上图（本图未表示　减温水的接入）：它是以消耗高压蒸汽的能量来提高低压蒸汽的　压力，利用高压（驱动）蒸汽通过喷咀超音速喷射，在喉部形成低　压，将低压蒸汽吸入，再经混合扩压，达到将低压蒸汽升压的目　的。通过压力匹配器可将不可调节抽汽变成可调节抽汽，电、热　负荷互不干扰，在最大抽汽量时，机组可以发满额定负荷，抽汽　压力不随电负荷的变化而改变。　

５结论　在国家计委、经贸委、建设部、环保总局四部委的《关于发　展热电联产的规定》联合出文中指出热电联产具有节约能源、改　善环境、提高供热质量、增加电力等综合效益。根据国家发展　改革委、能源办《关于加快关停小火电机组的若干意见》中的第　三条：“在大中型城市优先安排建设大中型热电联产机组，在中　小型城镇鼓励建设背压型热电机组或生物质能热电机组。鼓励　运行未满１５年的在役大中型发电机组改造为热电联产机组。”　因此，为提高能源利用效率，延长发电机组的使用寿命，进　行供热改造符合国家政策鼓励，同时也是节约能源、改善环境的　项重大举措。　

参考文献　…孔令先，李继伟，李宏伟．２２ＯＭｗ汽轮机组供热改造研究与应用Ｕ】．节能　技术，２０１０，（４）．　【２】许琦，马骏驰，王小伟，等．国产３（）（】Ｍｗ机组高再抽汽供热改造　华东　电力，２００８，（６）．