申娜 田永紅 王昱凱
[摘要]對于采暖蒸汽壓力較高的供熱系統,為了降低熱網加熱器設備價格,一般采用減壓器降低蒸汽壓力,造成有效能源損失。采用能量級階梯利用技術,設置汽輪機代替減壓器,在供熱的同時可以發電,降低電廠廠用電,提高能量利用效率。
[關鍵詞]? 汽輪機? 熱網首站? 能量階梯利用 采暖供熱
1 前言
常規供熱機組的熱網首站中,采暖蒸汽參數一般為0.3~0.5MPa,設置熱網加熱器用于加熱熱網循環水,主要設備為熱網加熱器、熱網循環泵和熱網補水除氧定壓設備。
隨著經濟發展,居民生活水平提高,采暖熱負荷增加,各電廠開始對純凝機組進行供熱改造。對于600MW等級機組,進行中低壓連通管改造,抽汽壓力為1.0MPa左右。用于采暖供熱時,為了降低熱網加熱器的設備投資,高壓力蒸汽必須進行減壓后進入熱網加熱器。采用減壓器降低蒸汽壓力的方式會造成能量浪費。
2 采暖供熱系統中的能量階梯利用技術
對于高壓力參數的采暖蒸汽,為了提高能量利用效率,可采用能量階梯利用技術,設置汽輪機代替減壓器,對采暖蒸汽的余壓進行利用,汽輪機可選用背壓式或者凝汽式。
2.1背壓式汽輪機能量階梯利用采暖供熱系統
該系統簡稱為“背壓式采暖供熱系統”。采暖蒸汽進入背壓式汽輪機,排汽進入熱網加熱器加熱熱網循環水,疏水進入主機凝汽器(排汽裝置)。主要設備為背壓式汽輪機、熱網循環泵、熱網加熱器。
2.2 抽凝式汽輪機能量階梯利用采暖供熱系統
該系統簡稱為“抽凝式采暖供熱系統”。采暖蒸汽進入抽凝式汽輪機,排汽在凝汽器中對熱網循環水進行第一級加熱,抽汽在熱網加熱器中對熱網循環水進行第二級加熱。經過兩級加熱后的熱網循環水對外供出。熱網加熱器疏水進入凝汽器熱井,與排汽疏水匯合后經凝泵加壓進入主機凝汽器(排汽裝置)。主要設備為抽凝式汽輪機、熱網循環泵、熱網加熱器、凝結水泵。
2.3 供熱系統的比較
假設一臺660MW汽輪機經過供熱改造后可提供參數為1.0MPa.a,358°C的蒸汽500t/h。背壓機的排汽壓力為0.35MPa.a;抽凝機的排汽壓力為54kPa.a,抽汽量275t/h,抽汽壓力為0.35MPa.a。熱網供回水壓力為0.8/2.4MPa,供回水溫度為70/130°C。
對以上兩種能量階梯利用供熱系統的供熱量和發電量計算,并與常規供熱系統進行比較,計算結果如下:
從上述表格可以看出,采用能量階梯利用技術,供熱量會減少,減少的部分用于發電,這兩部分能量數值雖然相等,但是電能的品質高于熱能。背壓式和抽凝式采暖供熱系統的發電量分別為26MW和43MW,除滿足熱網首站自身用電量需求外,還可對外供出。
常規采暖供熱系統和背壓式采暖供熱系統,循環水流量約為5000-5500t/h,熱網循環水供水溫度為130°C。對于抽凝式采暖供熱系統,由于凝汽器的循環倍率要求,熱網循環水量較大,僅能加熱到92°C,必須有其它汽源才能滿足供水溫度130°C。
背壓式采暖供熱系統適用性較廣,抽凝式采暖供熱系統僅適用于有其他較低壓力采暖汽源的電廠。
3 抽凝式采暖供熱系統應用實例
某電廠建設有兩臺330MW亞臨界機組和兩臺660MW超臨界機組。已建設有兩座熱網首站。1號熱網首站采暖蒸汽來自330MW機組,2號熱網首站采暖蒸汽來自660MW機組。因為采暖熱負荷的持續增長,擬對330MW機組和660MW機組進行第二次供熱改造,新建3號熱網首站。
1、2號熱網首站均采用常規采暖供熱系統,為了提高能量利用效率,新建熱網首站擬采用能量階梯利用技術,設置抽凝式汽輪機。
3號熱網首站采暖供熱系統流程圖如下:
1、2、3號熱網首站的回水進入3號熱網首站的凝汽器中由排汽進行第一級加熱。從凝汽器出來的循環水,分別進入3個熱網首站的熱網加熱器進行第二級加熱。
由于至1、2號熱網首站的熱網循環水已經過第一級加熱,因此加熱蒸汽會有一部分被排擠進入3號熱網首站。
汽輪機抽汽、排擠蒸汽和330MW機組來的采暖蒸汽作為3號熱網首站加熱器的汽源,對熱網循環水進行第二級加熱。
熱網加熱器的疏水進入凝汽器熱井后,經凝結水泵加壓后分別回到330MW機組和660MW機組的排汽裝置。
4結論
采暖供熱系統能量階梯利用技術適用于采暖蒸汽壓力較高的情況,可提高能量利用效率,其中背壓式采暖供熱系統適用性較廣,抽凝式采暖供熱系統僅適用于循環水量較大,且有其他低壓采暖汽源的電廠。
參考文獻:
[1]熱電聯產機組熱網加熱器換熱方式對比分析 電力勘測設計,2017,(5)
[2]超臨界間冷機組高背壓供熱技術的應用分析 華電技術,2019,41(2)
[3]供熱改造中能源梯級利用技術研究 華電技術 2017? 39(5)