直接空冷機組高背壓供熱改造

趙斌 祁杰

摘 要：介紹了直接空冷機組的結構特點，針對包頭第二熱電廠4號機組的高背壓改造，分析了改造對機組熱效率的影響，改造提高了熱電聯(lián)產(chǎn)企業(yè)能源利用效率和經(jīng)濟效益，緩解了城市供暖需求和環(huán)境污染間的矛盾。

關鍵詞：直接空冷；高背壓；供熱

隨著我國城鎮(zhèn)化發(fā)展和環(huán)境保護標準的日益提高，北方城市冬季供暖與霧霾天氣似乎成為不可調和的矛盾。而位于城市周邊的熱電廠成為解決這一難題的關鍵。

所謂熱電聯(lián)產(chǎn)，就是電廠在發(fā)電的同時向熱用戶提供熱源。熱用戶分民用與工業(yè)用，民用大多數(shù)為取暖用，工業(yè)則用蒸汽?；鹆Πl(fā)電廠熱效率一般在40%左右，其他熱量不能利用，以排汽的形式浪費了。而熱電聯(lián)產(chǎn)機組，全廠熱效率達到70%，究其原因，是將排氣用來提供給熱用戶，即民用供暖與工業(yè)用汽。

伴隨我國經(jīng)濟結構轉型，原來傳統(tǒng)高耗能、重污染、低技術含量產(chǎn)業(yè)已經(jīng)飽和，加上全球經(jīng)濟放緩，工業(yè)用電負荷下滑，發(fā)電效益大幅減少。將直接空冷機組改造為高背壓機組，排汽用于城市供暖，提高了機組的熱效率，降低了機組的煤耗，用供熱效益的增加彌補發(fā)電效益的下降，緩解冬季霧霾，是節(jié)能減排的重要措施。

1 熱電聯(lián)產(chǎn)汽輪機的分類

1.1 抽汽凝汽式汽輪機

這是一類應用最廣泛的機組。抽汽凝汽式汽輪機是從汽輪機的中間級抽出部分蒸汽，用于供熱或者加熱給水的凝汽式汽輪機。它分為單抽汽和雙抽汽。

雙抽汽汽輪機可以向熱用戶提供兩種不同壓力的蒸汽，一般是兼顧民用供暖和工業(yè)用蒸汽。當熱用戶所需的蒸汽量下降時，多余蒸汽通過抽汽點以后的各級持續(xù)擴張發(fā)電。這種機組的優(yōu)點是靈活性大，可以在較寬范圍內(nèi)同時滿足熱負荷和電負荷的需要，缺點是熱經(jīng)濟性比背壓式機組差，輔機設備較多。

1.2 背壓式汽輪機

背壓式汽輪機是汽輪機排汽壓力（即背壓）高于大氣壓力的汽輪機。背壓式汽輪機排汽壓力高，通流部分級數(shù)少、構造簡單，沒有凝汽器和冷卻水系統(tǒng)。汽輪機排汽全部用于供熱，熱能得到充足利用。機組的發(fā)電量由供熱量決定。

2 改造方案

包頭第二熱電廠4號機組鍋爐是DG1065/18.2-Ⅱ6型亞臨界一次中間再熱、燃煤自然循環(huán)汽包鍋爐。最大連續(xù)額定蒸發(fā)量1065t/h，額定蒸汽壓力17.4MPa，額定蒸汽溫度540℃，再熱蒸汽進出口溫度332/540℃，再熱蒸汽進出口壓力3.94/3.78 MPa。

汽輪機是CZK300/250-16.7/0.4/538/538型亞臨界、一次中間再熱、雙缸、雙排汽、單軸、直接空冷式300MW汽輪機。汽輪機有七段抽汽，其中高壓缸有2段抽汽，供高壓加熱器；中壓缸有2段抽汽，供除氧器和高壓加熱器；低壓缸有3段抽汽，供低壓加熱器。

空冷島由25臺風機組成。新增汽輪機主排汽管旁路，至熱網(wǎng)加熱器，熱網(wǎng)加熱器給熱網(wǎng)循環(huán)水加熱。在熱網(wǎng)入口蒸汽管道上新增電動調節(jié)蝶閥，調節(jié)蒸汽流量。根據(jù)供熱需求，增加一臺熱網(wǎng)循環(huán)水泵。如圖1所示：

3 改造后機組經(jīng)濟性影響

一方面，機組在背壓方式下運行，蒸汽在低壓缸做的功減少了，對經(jīng)濟性的影響是負向的。另一方面，原來從中壓缸抽取的工業(yè)和供暖用的蒸汽在低壓缸做了一部份功，然后才用于供熱，蒸汽的利用率增加了，對經(jīng)濟性的影響是正向的；此外，由于蒸汽的冷卻方式改變，進入空冷島的蒸汽量減少，空冷島運行風機的數(shù)量和轉速都下降了，使風機的電耗下降，對經(jīng)濟性的影響也是正向的。在背壓不變和低壓缸排汽量相同的情況下，當回水溫度高于一定值時，高背壓供熱經(jīng)濟性不如中壓缸抽汽供熱方式。機組在供暖期運行時，合理調整熱網(wǎng)加熱器的進汽量，滿足供暖熱負荷的同時，做好熱負荷和電負荷間的匹配，保證回水溫度低于定植，使供熱方式最佳，經(jīng)濟性最好。

4 結語

本文對直接空冷機組高背壓供熱系統(tǒng)改造進行了介紹，對機組的經(jīng)濟性影響最大的是背壓變化引起蒸汽做功量、供熱參數(shù)和供熱方式變化這三個因素。背壓式汽輪機的排汽都用于加熱熱網(wǎng)循環(huán)水，實現(xiàn)了蒸汽熱量利用的最大化。合理利用了排汽廢熱，用供熱效益的增加彌補發(fā)電效益的下降，使機組的能量利用效率可以到達了70%～85%。

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作者簡介：趙斌（1985-），男，內(nèi)蒙古人，碩士，助理工程師，從事熱工自動控制領域的研究；祁杰（1987-），男，內(nèi)蒙古人，碩士，助理工程師，從事熱工自動控制領域的研究。