雷明洋 王躍輝

摘 要：文章重點(diǎn)分析了火力發(fā)電廠循環(huán)水余熱回收項(xiàng)目，對(duì)火力發(fā)電企業(yè)在降低供電標(biāo)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(diǎn)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(duì)各種改造方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)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(lái)，隨著社會(huì)的進(jìn)步和城市的發(fā)展，國(guó)家相關(guān)部門(mén)逐步提高了企業(yè)在能源綜合使用、環(huán)境保護(hù)、節(jié)約使用資源和能源等方面的要求。國(guó)家環(huán)境保護(hù)部、國(guó)家發(fā)改委和國(guó)家能源局特別制定了《煤電節(jié)能減排升級(jí)與改造行動(dòng)計(jì)劃（2014～2020年）》，文件提出到2020年，所有現(xiàn)役燃煤發(fā)電機(jī)組在通過(guò)改造后平均供電煤耗必須低至310g/kwh以下，對(duì)沒(méi)有達(dá)到的機(jī)組將進(jìn)行關(guān)停。隨著國(guó)家文件的出臺(tái)，面對(duì)火電廠大量的循環(huán)水低溫余熱浪費(fèi)，各個(gè)火電企業(yè)結(jié)合熱電廠實(shí)際，進(jìn)行機(jī)組循環(huán)水余熱回收，實(shí)現(xiàn)了有效降低供電煤耗，在促進(jìn)企業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展的同時(shí)，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(jī)組效率普遍在40%左右，假如可以通過(guò)現(xiàn)有的科學(xué)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(guò)程中，不但可以大幅的提高我國(guó)電廠現(xiàn)有的供熱能力，也能使我國(guó)的火電機(jī)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(huì)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(huì)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(dāng)做一種低溫?zé)嵩催M(jìn)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(diǎn)，需要我們根據(jù)本廠的實(shí)際進(jìn)行選擇。

1 電動(dòng)熱泵技術(shù)

把電廠循環(huán)水或汽輪機(jī)低壓缸排出的乏汽看做作為低溫?zé)嵩?，通過(guò)使用電能驅(qū)動(dòng)的熱泵技術(shù)，回收汽輪機(jī)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(shí)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(dòng)熱泵COPe=4，通常汽輪機(jī)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(dòng)熱泵提升凝汽余熱的供熱方式，需要經(jīng)過(guò)兩次汽輪機(jī)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(jì)上和能源利用率上都是不合理的。

2 吸收式（熱驅(qū)動(dòng)）熱泵技術(shù)

在火電廠中改造安裝蒸汽驅(qū)動(dòng)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(dòng)熱泵工作，吸收汽輪機(jī)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(yùn)含在機(jī)組抽汽中的做功能力，不額外消耗高品位能，若能實(shí)現(xiàn)全部乏汽余熱回收，則可實(shí)現(xiàn)較高的系統(tǒng)能效。

3 機(jī)組高背壓回收余熱技術(shù)

提高機(jī)組背壓，進(jìn)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(shí)現(xiàn)乏汽余熱回收。在實(shí)際中，因?yàn)榇笮蜐窭錂C(jī)組的汽輪機(jī)末級(jí)葉片都比較長(zhǎng)，在機(jī)組的真空降低以后運(yùn)行會(huì)對(duì)汽輪機(jī)組末級(jí)葉片的安全造成影響。通常采用以下兩種改造方式：

（1）通過(guò)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，在保證機(jī)組能夠安全運(yùn)行的真空區(qū)間內(nèi)，根據(jù)實(shí)際情況適度的降低汽機(jī)真空運(yùn)行，該方式需要對(duì)機(jī)組“高背壓、小容積流量”工況的安全性進(jìn)行評(píng)估，當(dāng)馬赫數(shù)大于0.23時(shí)，機(jī)組滿足末級(jí)運(yùn)行安全條件，可進(jìn)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(jí)數(shù)較少的短轉(zhuǎn)子，保證供熱工況下的機(jī)組末級(jí)安全;在非采暖季更換原配備轉(zhuǎn)子，保證機(jī)組發(fā)電效率，通過(guò)多廠的改造經(jīng)驗(yàn)表明，汽輪機(jī)在進(jìn)行高背壓改造時(shí)，機(jī)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(jī)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(lái)的前期，把汽輪機(jī)的低壓轉(zhuǎn)子更換為一根沒(méi)有葉片的光軸轉(zhuǎn)子，機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行期間，將中壓缸至低壓缸的蒸汽閥門(mén)全部關(guān)閉，中壓缸排汽不再進(jìn)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(jī)運(yùn)行方式，采用這種改造方式時(shí)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(jī)的低壓缸用一根光軸轉(zhuǎn)子與中壓轉(zhuǎn)子和發(fā)電機(jī)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(jī)的原有運(yùn)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(yùn)行期間，低壓缸內(nèi)沒(méi)有蒸汽流動(dòng)，無(wú)法將鼓風(fēng)摩擦產(chǎn)生的熱量帶走，所以運(yùn)行中需要專門(mén)通入一股蒸汽對(duì)低壓轉(zhuǎn)子和低壓缸進(jìn)行冷卻，保證汽輪機(jī)組運(yùn)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(guò)減溫減壓后進(jìn)入汽輪機(jī)低壓缸。這種改造方式的優(yōu)點(diǎn)機(jī)組可以最大限度的提高對(duì)外供熱量，在供熱期結(jié)束后不影響機(jī)組的發(fā)電。缺點(diǎn)是供熱期來(lái)臨前和結(jié)束后必須停機(jī)更換低壓轉(zhuǎn)子。

（2）汽輪機(jī)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(shí)蝶閥旁邊安裝一個(gè)小蒸汽旁路，當(dāng)冬季供熱時(shí)全關(guān)蒸汽蝶閥，只有少量的蒸汽通過(guò)蒸汽旁路進(jìn)入低壓缸，用于帶走鼓風(fēng)摩擦產(chǎn)生的熱量。這種改造技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：供暖期前后不用停機(jī)更換低壓轉(zhuǎn)子，同時(shí)改造也比較簡(jiǎn)單，投較少。缺點(diǎn)是提高的對(duì)外供熱能力沒(méi)有低壓缸光軸改造提高的多。

5 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于現(xiàn)代的大容量、高參數(shù)機(jī)組，不能適應(yīng)低真空運(yùn)行，但面對(duì)當(dāng)前的國(guó)家政策，降低機(jī)組的供電標(biāo)煤耗又迫在眉睫，怎樣合理有效的利用熱能蘊(yùn)含量巨大的電廠循環(huán)水熱量，是每個(gè)火電企業(yè)都必須考慮的問(wèn)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(shì)必將會(huì)大幅度的降低機(jī)組供電標(biāo)煤耗，對(duì)減少原煤使用和保護(hù)環(huán)境都是有益的，但企業(yè)在進(jìn)行改造時(shí)又要根據(jù)企業(yè)自身實(shí)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(lái)豐厚的經(jīng)濟(jì)回報(bào)。

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