凝汽余熱利用提高發(fā)電企業(yè)供熱能力

張曉宇 孫俏

摘 要：利用吸收式熱泵回收汽輪機(jī)廢熱，提高發(fā)電廠的供熱能力和能源效率，是大型熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)能減排領(lǐng)域中的研究重點(diǎn)。在這種系統(tǒng)中，提取蒸汽和冷凝參數(shù)的選擇不僅影響系統(tǒng)的性能，而且還會(huì)影響加熱單元的安全性和經(jīng)濟(jì)性。本文基于對(duì)大型加熱裝置設(shè)計(jì)與工作機(jī)理的分析，根據(jù)運(yùn)行安全性確定了基于冷凝水余熱利用的泵送和冷凝參數(shù)的選擇依據(jù)和相關(guān)性。結(jié)果表明，空氣冷卻裝置在小體積流動(dòng)條件下具有比濕式冷卻裝置更好的適應(yīng)性。綜合發(fā)電和發(fā)電系統(tǒng)的能源效率應(yīng)通過(guò)綜合供熱和發(fā)電兩個(gè)方面進(jìn)行評(píng)估。

關(guān)鍵詞：凝氣余熱；大型供熱機(jī)組；性能；影響

目前，我國(guó)大規(guī)模采用300MW以上抽凝2用機(jī)組的建設(shè)。該類型機(jī)組內(nèi)有抽汽流和抽凝2用機(jī)組：提取蒸汽流經(jīng)部分流程，工作完成后在中低壓蒸汽連接管出口，送到加熱電網(wǎng)加熱器冷凝加熱熱水達(dá)到加熱。[1]通過(guò)低壓缸保留部分冷凝水蒸汽，以避免低壓缸低于最小蒸汽體積流量時(shí)，葉片在爆炸末期由機(jī)械損壞引起，這部分排氣熱量通過(guò)冷凝釋放熱量冷凝器對(duì)環(huán)境，形成能源浪費(fèi)。冷凝水的熱量占大型加熱裝置耗熱量的百分之二十以上。如果可以有效利用，可以大大提高熱電聯(lián)產(chǎn)的供熱能力和能源效率。

一、吸收式熱泵的凝汽余熱利用系統(tǒng)

在發(fā)電廠設(shè)置蒸汽式熱泵時(shí)，隨著一些原有的加熱蒸汽作為熱泵驅(qū)動(dòng)熱量，無(wú)需額外消耗高檔能量即可達(dá)到冷凝水余熱回收深度（圖1），能效明顯高于其他發(fā)電廠冷凝余熱利用。[2]此外，該方法不需要渦輪機(jī)體的變形，易于實(shí)施。因此，吸收式熱泵技術(shù)應(yīng)該是目前電廠冷凝水廢熱的最佳途徑。

圖1基于吸收式熱泵的凝汽余熱利用系統(tǒng)

在加熱站設(shè)置吸收式換熱器單元，以高溫供水為驅(qū)動(dòng)器，無(wú)需額外消耗高能量的能量即可將凈回水溫降至25℃左右，從而增加傳熱產(chǎn)能超過(guò)百分之五十用于回收發(fā)電廠的廢熱，創(chuàng)造有利條件；在發(fā)電廠建設(shè)熱水串聯(lián)加熱過(guò)程（通過(guò)冷凝水直接加熱，蒸汽吸收熱泵和蒸汽峰值剃須加熱組成），可以實(shí)現(xiàn)所有的冷凝水余熱回收，系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)的熱容量增加超過(guò)百分之三十，加熱能耗百分之四十以上。

由吸收式熱泵構(gòu)成的新系統(tǒng)采用蒸汽輪機(jī)和冷凝熱兩種熱源作為熱源。泵送和冷凝參數(shù)（流量和壓力）的選擇不僅影響新系統(tǒng)的性能，還影響加熱單元的安全系數(shù)。[3]一方面，新系統(tǒng)的設(shè)計(jì)通常需要對(duì)單元背壓（冷凝器蒸氣壓）進(jìn)行一定程度的改善，以改善吸收式熱泵的工作狀態(tài)，并且因?yàn)榧訜嶂猩婕暗降睦淠菏馆腿×髁孔兓粎?shù)的選擇由安全系數(shù)決定，如吸入管道的速度，蒸汽入口的葉片水平以及單元的最小冷卻流量。因此，需要深入分析大型加熱單元的設(shè)計(jì)和工作機(jī)制，確定安全約束，基于利用冷凝熱利用大型加熱機(jī)組抽抽和冷凝選擇的基礎(chǔ)和相關(guān)性。

二、凝汽余熱利用影響機(jī)組發(fā)電相關(guān)分析

在新的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為提高廢熱的能力，要求適當(dāng)提高單元背壓；考慮到機(jī)組的安全性，泵體積會(huì)減少。[4]兩個(gè)因素將對(duì)單位發(fā)電產(chǎn)生影響。

1、當(dāng)背壓小于20KPa時(shí)，提取流量可以保持在額定值。隨著背壓增加，低壓缸的有效焓降較低，并且單元的發(fā)電功率降低。因此，當(dāng)供熱基本相同時(shí)，節(jié)能。

2、由下圖可知，當(dāng)背壓大于20KPa時(shí)，背壓增加了低壓缸的有效焓，從而將有效焓向下降。然而，由于冷凝物涉及加熱，所以泵送流量減少，并且低壓缸的冷凝物流量增加。提高。所以供熱情況基本相同，系統(tǒng)整合能源效率。

因此，利用熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的冷凝熱利用，應(yīng)考慮系統(tǒng)供熱和發(fā)電因素，分析兩種熱和冷凝熱“質(zhì)量”和“數(shù)量”對(duì)系統(tǒng)能源效率的影響。

三、結(jié)論

1、這受到吸入蒸汽管的蒸汽流量，蒸汽入口的葉片水平和最小冷卻流量等安全系數(shù)的限制，大的加熱單元受到最大泵送流量的限制。[5]

2、由于最終葉片的長(zhǎng)度和強(qiáng)度之間的差異，空氣冷卻裝置在小體積流動(dòng)條件下具有比濕式冷卻裝置更好的適應(yīng)性。

3、根據(jù)安全約束條件下單位最大爆破比來(lái)確定最終背壓，并根據(jù)余熱利用率分析抽水冷凝參數(shù)的相關(guān)規(guī)律，系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)為定義。

4、熱電聯(lián)產(chǎn)能源效率應(yīng)由供熱和發(fā)電兩個(gè)方面進(jìn)行評(píng)估。

參考文獻(xiàn)

[1]李秀云，嚴(yán)俊杰.等效熱降法確定排汽壓力變化對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性的影響[J].熱能動(dòng)力工程，2014，14（5）：353-355

[2]蔣尋寒，曹祖慶.選擇火電機(jī)組汽輪機(jī)末級(jí)葉片[J].熱力透平，2015，38（4）：226-228

[3]能源部西安熱工研究所.熱工技術(shù)手冊(cè)[M].北京：水利電力出版社.

[4]賈文姣，等.熱電廠集中供熱網(wǎng)最佳供回水溫度及運(yùn)行調(diào)節(jié)的研究[J].節(jié)能，2015，（4）.

[5]付林，江億，張世鋼.Co-ah循環(huán)的熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱方法[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，48（2）：1377-1380.

（作者單位：國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司管理培訓(xùn)中心）