孫萍

摘要：本文提出適用于小型熱電站輔機(jī)節(jié)能改造的方案，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能的生產(chǎn)方式，并分析采用熱電聯(lián)產(chǎn)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能效果。

關(guān)鍵詞： 熱電站 熱電聯(lián)產(chǎn) 節(jié)能改進(jìn)

Abstract: in this paper applies to small thermal power plant auxiliary equipment energy saving renovation scheme, and achieve high efficiency and energy saving mode of production, and analyzes the cogeneration, further realize the energy saving effect.

Key words: a thermal power plant cogeneration energy-saving improvements

中圖分類號：TU271.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號

1前言

《中華人民共和國節(jié)約能源法》第39條提出“推廣熱電聯(lián)產(chǎn)、集中供熱、提高熱電機(jī)組的利用率，發(fā)展熱能梯級利用技術(shù)，熱、電、冷聯(lián)產(chǎn)技術(shù)和熱、電、煤氣三聯(lián)供技術(shù)，提高熱能綜合利用率”的指導(dǎo)性政策，充分說明我國政府對節(jié)能減排的重視程度。利用變頻凝結(jié)水泵及熱電聯(lián)產(chǎn)是本文在熱電站節(jié)能設(shè)計突破點(diǎn)。

2中小型熱電站設(shè)計中凝結(jié)水泵變頻的應(yīng)用

1.概述

在過去的電站設(shè)計中，凝結(jié)水泵靠與液位連鎖控制其啟停，除氧器水位由除氧器水位調(diào)節(jié)閥手動或自動控制。自動控制方式包括單沖量（除氧器水位）和三沖量（除氧器水位、凝結(jié)水量、給水流量）兩種控制。當(dāng)給水流量小于14%時，除氧水位由三沖量控制切換為單沖量控制；當(dāng)給水流量大于25%時，除氧水位由單沖量控制切換為三沖量控制。除氧器水位調(diào)節(jié)投入自動控制方式時，節(jié)流損失大，能耗較高。

凝結(jié)水泵采用變頻控制后，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷變化時，凝結(jié)水泵轉(zhuǎn)速和流量隨負(fù)荷變化，同時水泵的效率跟隨轉(zhuǎn)速改變，并且始終在最大效率附近；當(dāng)泵轉(zhuǎn)速減小時，其電機(jī)的能耗將以其三次方的速率下降，節(jié)能效果非常顯著。

2.變頻連鎖方式

變頻運(yùn)行泵與工頻備用泵可連鎖，一旦變頻泵出現(xiàn)故障跳閘，工頻泵將自動連鎖運(yùn)行。變頻器維修好后，可將工頻泵切換到變頻運(yùn)行。在凝結(jié)水泵變頻運(yùn)行時，根據(jù)除氧器的水位調(diào)節(jié)泵轉(zhuǎn)速，使除氧器水位調(diào)節(jié)閥幾乎全開，節(jié)流損失達(dá)到最小，這種狀態(tài)下，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。當(dāng)變頻運(yùn)行泵跳閘時，可立即關(guān)小調(diào)節(jié)閥(閥門開度以泵跳閘時的機(jī)組負(fù)荷為基礎(chǔ)量進(jìn)行調(diào)節(jié))，將除氧器水位調(diào)節(jié)由泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)切換到用調(diào)節(jié)閥的開度調(diào)節(jié)，以防止對除氧器水位造成過大擾動，使系統(tǒng)設(shè)備安全運(yùn)行。

3.注意事項(xiàng)和解決方法

凝結(jié)泵(包括凝升泵)變頻運(yùn)行時系統(tǒng)壓力低于工頻運(yùn)行時的壓力，凝結(jié)泵(包括凝升泵)在停止過程中有時發(fā)生出口逆止門犯卡，造成凝結(jié)水返流，致使凝結(jié)水母管壓力下降，給水泵密封水中斷，引起給水泵運(yùn)行中跳閘，鍋爐斷水的事故，所以要求凝結(jié)泵(包括凝升泵)在切換停泵的時候，必須將聯(lián)鎖投入(備用位置)，一但發(fā)生逆止門犯卡，造成凝結(jié)水母管壓力下降，可以使停止泵低水壓聯(lián)動，避免事故的發(fā)生。

4電站改造節(jié)能效果分析

對某電廠的#4機(jī)組B凝結(jié)水泵系統(tǒng)進(jìn)行變頻方案改造后，通過近半年的實(shí)際運(yùn)行，效果表明:節(jié)能改造取得良好的節(jié)能效果。凝結(jié)水泵變頻改造前后的實(shí)測數(shù)據(jù)見表一。

表一凝結(jié)水泵變頻改造前后的實(shí)測數(shù)據(jù)

在300MW工況下，每年節(jié)省的電量為:

Wl=(Pd-Pb)x2400

=(865-703)x2400

=145800KW?h

在260MW工況下，每年節(jié)省的電量為:

W2=(Pd-Pb)x2400

=(835- 634)x2400

=482400KW?h

如此類推，#4機(jī)組B凝結(jié)水泵每年可節(jié)省電量為:

W=W1+W2+W3+W4

=1537500kW?h

在低負(fù)荷工況下，凝結(jié)水泵采用變頻調(diào)節(jié)方式后，凝結(jié)水泵出口壓力明顯降低，防止低加銅管的泄漏，同時減輕凝結(jié)水對低加銅管的沖刷，減少了低加停運(yùn)查漏的次數(shù)，提高低壓加熱器設(shè)備利用小時數(shù)，提高了機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性。凝結(jié)水泵進(jìn)行變頻改造后，電站年收益顯著，各項(xiàng)性能參數(shù)符合原設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。此項(xiàng)改造成果可在同類型機(jī)組上推廣應(yīng)用。

3熱電站熱電聯(lián)產(chǎn)

熱電站有兩種產(chǎn)品，那就是熱和電。熱電廠應(yīng)以熱為主，供熱是主要任務(wù)，是建廠的先決條件，發(fā)電只是輔助產(chǎn)品，如何做好熱電聯(lián)產(chǎn)，是當(dāng)今又一熱門話題。

中央提出建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會，大抓節(jié)能降耗，熱電聯(lián)產(chǎn)可以大有所為，國內(nèi)外的經(jīng)驗(yàn)已證明發(fā)展熱電聯(lián)產(chǎn)是有效措施，否則中國的可持續(xù)發(fā)展恐難實(shí)現(xiàn)。面對國際油價的飆升和減少溫室氣體排放的壓力，歐盟對節(jié)約能源高度重視。在歐盟委員會發(fā)布的能源效率行動計劃中，提出到2020年減少一次能源消費(fèi)20%的節(jié)能目標(biāo)，并減少溫室氣體排放20%，對此，歐洲有關(guān)機(jī)構(gòu)對熱電聯(lián)產(chǎn)的節(jié)能潛力進(jìn)行評估，結(jié)果表明：僅熱電聯(lián)產(chǎn)一項(xiàng)技術(shù)可完成1/3的歐盟節(jié)能目標(biāo)，每年可減少CO2排放1億噸。

1. 熱電聯(lián)產(chǎn)考核指標(biāo)的探討

我國在最近發(fā)布的《小火電機(jī)組建設(shè)管理暫行規(guī)定》中，以“供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗應(yīng)小于360 g/kWh、熱電比應(yīng)大于50%”作為考核、界定熱電廠的指標(biāo)。根據(jù)我國的國情，提出用熱電比大于50%和熱電廠的總熱效率為45%是比較切合實(shí)際的。（1）熱電比

即熱能產(chǎn)出比，可用下式表達(dá)：

式中 X——熱電比，％；

Qn——機(jī)組對外供熱量，t；

in——供熱蒸汽焓，kJ/kg；

W——機(jī)組發(fā)電量，kWh。

（2）總熱效率

熱電廠的總熱效率，或稱熱電廠的燃料利用系數(shù)，是一個量的指標(biāo)，它反映了熱電廠能量輸出和輸入的比例關(guān)系。

ηtp——熱電廠總熱效率，％；

W——熱電廠年發(fā)電量，kWh／a；

Qn——熱電廠年對外供熱量，t/h；

Br——熱電廠年耗燃料量，kg／a；

Qr——燃料應(yīng)用基低位發(fā)熱量，kJ/kg。

由于ηtp未考慮兩種能量產(chǎn)品質(zhì)的差別，用熱量單位按等價能量相加，所以它表示熱電廠所消耗燃料的有效利用程度。對于凝汽式電廠，汽輪機(jī)排汽熱量成為冷源損失，雖然機(jī)組發(fā)電量很大，但無對外供熱，其熱電比為零。對背壓機(jī)，其排汽熱量全部被利用，其熱電比高達(dá)80%以上。對抽汽凝汽式機(jī)組，因抽汽量是可調(diào)節(jié)的，可隨外界熱負(fù)荷的變化而變化，當(dāng)抽汽量達(dá)到額定值時，排入凝汽器的流量較小，此時機(jī)組熱效率較高，其熱電比接近背壓機(jī)；當(dāng)外界無熱負(fù)荷時，其熱電比為零，相當(dāng)于凝汽機(jī)組，此時機(jī)組熱效率甚至比同容量的凝汽機(jī)組還差。

把熱電廠總熱效率確定為45%作為考核熱電廠的指標(biāo)，一是具有先進(jìn)性，因?yàn)樗哂诔邊?shù)、超臨界參數(shù)的大型凝汽式發(fā)電廠的熱效率；二是比較切合實(shí)際，一般情況下，熱電廠能達(dá)到這一要求，例如，對CC12-35／10／5型雙抽凝汽式汽輪機(jī)組，當(dāng)額定電功率為12MW、對外供熱17t/h時，總熱效率就可達(dá)到45%；其他型式的機(jī)組，象CC25-90／10、C50-90／10型，在額定電功率的情況下，只要分別對外供熱16t/h、26t/h，亦能達(dá)到上述指標(biāo)。

2.熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)能效果計算

熱電聯(lián)產(chǎn)是指由供熱式汽輪機(jī)作過功的汽流來對外供熱，供熱部分無冷源損失，其熱耗HR的表達(dá)式為：

式中 HR——機(jī)組發(fā)電熱耗，kJ／kWh；

Do——汽輪機(jī)進(jìn)汽量，kg／h；

io——汽輪機(jī)進(jìn)汽焓，kJ/kg；

ig——給水焓，kJ/kg；

Dn——對外供熱蒸汽量，kg/h；

in——供熱蒸汽焓，kJ/kg；

Ebs——化學(xué)補(bǔ)水焓，kJ/kg；

N——機(jī)組電功率，kW。

從上式可以看出，在計算機(jī)組發(fā)電熱耗時，已扣除了供熱熱量，也就是說，熱電聯(lián)產(chǎn)的供熱機(jī)組與同容量的凝汽式機(jī)組相比，由于利用了供熱式汽輪機(jī)的抽汽或排汽對外供熱，使熱化發(fā)電部分避免了冷源損失，且供熱量越大，熱耗越低，亦即發(fā)電煤耗越低。

供熱機(jī)組的主要形式有兩種，即背壓式和抽汽凝汽式。前者因發(fā)電后供熱，無冷源損失，發(fā)電煤耗最低，一般僅180～200g/kWh；后者在額定抽汽工況下，發(fā)電煤耗亦只有300～360g/kWh，相當(dāng)于300 MW凝汽機(jī)組的煤耗水平〔1〕。

熱電聯(lián)產(chǎn)還體現(xiàn)在由于熱能供應(yīng)方式的改變帶來能量數(shù)量利用方面的好處。與分散供熱的供熱鍋爐相比，由于熱電廠的鍋爐效率遠(yuǎn)高于供熱鍋爐，所以集中供熱比分散供熱的煤耗低得多，即

因?yàn)棣莋＞ηf,所以bg＜bf

式中 bg——集中供熱的供熱煤耗，kg／GJ；

bf——分散供熱的供熱煤耗，kg/GJ;

ηg——集中供熱鍋爐效率，％；

ηf——分散供熱鍋爐效率，％；

ηd——管道效率，％。

一般說來，熱電廠鍋爐效率在80%以上，管道效率在98%以上，而一般供熱鍋爐效率僅50％～60％；分散供熱的供熱煤耗多在58～70kg/GJ，而熱電廠集中供熱的供熱煤耗僅38～43kg/GJ。由此不難看出，熱電廠鍋爐較分散供熱鍋爐的節(jié)能效益高得多。

小結(jié)

熱電站節(jié)能改造具有廣闊的應(yīng)用前景。中小型熱電站熱機(jī)專業(yè)設(shè)計人員在設(shè)計過程中，抓住關(guān)鍵環(huán)節(jié)，理順設(shè)計思路，將復(fù)雜的熱電站設(shè)計簡單化，模塊化，使熱電站的設(shè)計進(jìn)度更快，設(shè)計質(zhì)量更高。無論是電站輔機(jī)節(jié)能還是熱電聯(lián)產(chǎn)，都需要在測試中不斷展開主要電機(jī)或者其它輔機(jī)節(jié)能方案的研究，并將進(jìn)一步探索輔機(jī)節(jié)能方案的新技術(shù)，進(jìn)一步發(fā)掘節(jié)能潛力，深入研究存在問題的機(jī)理，使得新的節(jié)能方案在創(chuàng)建節(jié)約環(huán)保型電廠中發(fā)揮更好的作用，并希望通過本文研究的結(jié)論能對同類電站節(jié)能改造有借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

[1]蔣永華等.變頻調(diào)速技術(shù)的行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].工業(yè)儀表與自動化裝置，2011.

[2] [2]侯志林，過程控制與自動化儀表[M]機(jī)械工業(yè)出版社. 2006.

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