雷明洋 王躍輝

摘 要：文章重點分析了火力發(fā)電廠循環(huán)水余熱回收項目，對火力發(fā)電企業(yè)在降低供電標煤耗方面的重大影響，闡述了目前火力發(fā)電廠循環(huán)水余熱充分利用的方式，重點闡明了火力發(fā)電廠的循環(huán)水低溫余熱使用的現(xiàn)有技術(shù)和技改方式，并對各種改造方法的優(yōu)缺點進行了分析。

關(guān)鍵詞：余熱回收;熱泵;低真空;余熱利用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.143

十三五以來，隨著社會的進步和城市的發(fā)展，國家相關(guān)部門逐步提高了企業(yè)在能源綜合使用、環(huán)境保護、節(jié)約使用資源和能源等方面的要求。國家環(huán)境保護部、國家發(fā)改委和國家能源局特別制定了《煤電節(jié)能減排升級與改造行動計劃（2014～2020年）》，文件提出到2020年，所有現(xiàn)役燃煤發(fā)電機組在通過改造后平均供電煤耗必須低至310g/kwh以下，對沒有達到的機組將進行關(guān)停。隨著國家文件的出臺，面對火電廠大量的循環(huán)水低溫余熱浪費，各個火電企業(yè)結(jié)合熱電廠實際，進行機組循環(huán)水余熱回收，實現(xiàn)了有效降低供電煤耗，在促進企業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展的同時，滿足了火力發(fā)電廠的自身生存需求，循環(huán)水低溫余熱的綜合利用成為了一條捷徑。大量的資料顯示，火力發(fā)電廠中有45%左右的熱量被循環(huán)水帶走排入大氣中，導(dǎo)致目前的火電機組效率普遍在40%左右，假如可以通過現(xiàn)有的科學技術(shù)手段把循環(huán)水的低溫余熱，轉(zhuǎn)化后利用到城市供暖和企業(yè)生產(chǎn)過程中，不但可以大幅的提高我國電廠現(xiàn)有的供熱能力，也能使我國的火電機組綜合效率大幅度提高。但由于循環(huán)水在冬季供熱期間水溫會比較低，在非供暖期的夏季循環(huán)水溫度卻又比較高等方面的因素，導(dǎo)致火力發(fā)電廠在利用循環(huán)水余熱方面常常會遇到一些難題，這些都需要我們想盡一切辦法適度提高循環(huán)水的溫度。結(jié)合現(xiàn)有的在循環(huán)水余熱利用改造方面的技術(shù)，我們可以把電廠的循環(huán)水當做一種低溫熱源進行回收并加以利用，改善我們的居民生活環(huán)境和降低用汽企業(yè)的生產(chǎn)成本。但各種改造方案各有優(yōu)缺點，需要我們根據(jù)本廠的實際進行選擇。

1 電動熱泵技術(shù)

把電廠循環(huán)水或汽輪機低壓缸排出的乏汽看做作為低溫熱源，通過使用電能驅(qū)動的熱泵技術(shù)，回收汽輪機低壓缸做功后排出乏汽的余熱，加熱城市供熱熱網(wǎng)的回水。此種模式其實可等效于熱電聯(lián)產(chǎn)抽汽加熱方式，定義能源利用效率COPe=輸出供熱量/用電量（或少發(fā)電量），電動熱泵COPe=4，通常汽輪機低壓缸部分發(fā)電效率約為15%，則熱電聯(lián)產(chǎn)COPe=6.7。顯然，用電力驅(qū)動熱泵提升凝汽余熱的供熱方式，需要經(jīng)過兩次汽輪機和熱泵兩次轉(zhuǎn)換，其能效要低于常規(guī)的熱電聯(lián)產(chǎn)，在經(jīng)濟上和能源利用率上都是不合理的。

2 吸收式（熱驅(qū)動）熱泵技術(shù)

在火電廠中改造安裝蒸汽驅(qū)動的熱泵，以電廠改造前原有的供暖抽汽或其它段抽汽驅(qū)動熱泵工作，吸收汽輪機低壓缸排出的乏汽熱量或循環(huán)水熱量，用于加熱熱網(wǎng)回水。吸收式熱泵利用蘊含在機組抽汽中的做功能力，不額外消耗高品位能，若能實現(xiàn)全部乏汽余熱回收，則可實現(xiàn)較高的系統(tǒng)能效。

3 機組高背壓回收余熱技術(shù)

提高機組背壓，進而提高相應(yīng)乏汽飽和溫度，將熱網(wǎng)水引入凝汽器與乏汽直接換熱，實現(xiàn)乏汽余熱回收。在實際中，因為大型濕冷機組的汽輪機末級葉片都比較長，在機組的真空降低以后運行會對汽輪機組末級葉片的安全造成影響。通常采用以下兩種改造方式：

（1）通過系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計，在保證機組能夠安全運行的真空區(qū)間內(nèi)，根據(jù)實際情況適度的降低汽機真空運行，該方式需要對機組“高背壓、小容積流量”工況的安全性進行評估，當馬赫數(shù)大于0.23時，機組滿足末級運行安全條件，可進行高背壓改造。

（2）低壓缸“雙轉(zhuǎn)子互換”技術(shù)：在采暖季更換葉片級數(shù)較少的短轉(zhuǎn)子，保證供熱工況下的機組末級安全;在非采暖季更換原配備轉(zhuǎn)子，保證機組發(fā)電效率，通過多廠的改造經(jīng)驗表明，汽輪機在進行高背壓改造時，機組背壓維持在55kPa以內(nèi)比較合適。

4 低壓缸光軸或零出力改造技術(shù)

（1）汽輪機低壓轉(zhuǎn)子去葉片技術(shù)：這種技術(shù)俗稱“低壓轉(zhuǎn)子光軸技術(shù)”，就是在冬季供暖期到來的前期，把汽輪機的低壓轉(zhuǎn)子更換為一根沒有葉片的光軸轉(zhuǎn)子，機組在實際運行期間，將中壓缸至低壓缸的蒸汽閥門全部關(guān)閉，中壓缸排汽不再進入低壓缸做功，而全部引入城市熱網(wǎng)換熱器，變?yōu)楸硥簷C運行方式，采用這種改造方式時現(xiàn)有的城市熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)不用做較大的改造，汽輪機的低壓缸用一根光軸轉(zhuǎn)子與中壓轉(zhuǎn)子和發(fā)電機轉(zhuǎn)子連接，低壓缸不做功僅傳遞扭矩。在供暖期結(jié)束后，再將低壓光軸轉(zhuǎn)子更換為帶葉片的低壓轉(zhuǎn)子，恢復(fù)到汽輪機的原有運行工況。這種改造的方式可以全部回收低壓缸排出乏汽的熱量，但是由于低壓缸用光軸運行期間，低壓缸內(nèi)沒有蒸汽流動，無法將鼓風摩擦產(chǎn)生的熱量帶走，所以運行中需要專門通入一股蒸汽對低壓轉(zhuǎn)子和低壓缸進行冷卻，保證汽輪機組運行安全。一般的改造方式是在將中壓缸的某段抽汽抽取一部分通過減溫減壓后進入汽輪機低壓缸。這種改造方式的優(yōu)點機組可以最大限度的提高對外供熱量，在供熱期結(jié)束后不影響機組的發(fā)電。缺點是供熱期來臨前和結(jié)束后必須停機更換低壓轉(zhuǎn)子。

（2）汽輪機低壓缸零出力改造：在原有的中壓缸至低壓缸的蒸汽管道上，安裝可以全關(guān)的蒸汽蝶閥，同時蝶閥旁邊安裝一個小蒸汽旁路，當冬季供熱時全關(guān)蒸汽蝶閥，只有少量的蒸汽通過蒸汽旁路進入低壓缸，用于帶走鼓風摩擦產(chǎn)生的熱量。這種改造技術(shù)的優(yōu)點是：供暖期前后不用停機更換低壓轉(zhuǎn)子，同時改造也比較簡單，投較少。缺點是提高的對外供熱能力沒有低壓缸光軸改造提高的多。

5 結(jié)束語

對于現(xiàn)代的大容量、高參數(shù)機組，不能適應(yīng)低真空運行，但面對當前的國家政策，降低機組的供電標煤耗又迫在眉睫，怎樣合理有效的利用熱能蘊含量巨大的電廠循環(huán)水熱量，是每個火電企業(yè)都必須考慮的問題，如果能夠把循環(huán)水熱量回收后用于城市供熱和工業(yè)用熱，勢必將會大幅度的降低機組供電標煤耗，對減少原煤使用和保護環(huán)境都是有益的，但企業(yè)在進行改造時又要根據(jù)企業(yè)自身實際情況，靈活的選擇某種方式或多種方式相結(jié)合的改造方案，才能使改造產(chǎn)出比最大，為企業(yè)帶來豐厚的經(jīng)濟回報。

參考文獻：

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