50MW抽凝机组低真空循环水余热利用改造及节能分析

北极星环保网讯:摘要：对比论证各种循环水余热利用方案，在对机组本体不做改造的前提下，实施汽轮机低真空循环水余热利用改造，充分挖掘设备潜能，提升电厂供热能力，并制定各种运行方式，以满足不同阶段供热需求，提高企业经济效益。

关键词：汽轮机低真空循环水余热利用，尖峰加热器，节能环保，供热调节

引言

汽轮机低真空循环水余热利用是为了满足节能环保要求而发展起来的一项节能技术。汽轮机低真空循环水供热的原理，简言之就是将汽轮机改为低真空运行，利用排汽热量来加热热网水，把热用户的散热器当作冷却设备使用。循环水经凝汽器加热后，由热网泵将升温后的热水注入热网。为满足不同时段供热需求，在凝汽器出口之后加装尖峰热网加热器，利用机组抽汽或减温减压后的新蒸汽提升热网水温度。根据室外温度的变化及室内温度的要求，按照设定曲线确定恰当的供水温度，对机组负荷进行调整，适时启动尖峰加热器并调节控制电动调节阀的开度，控制尖峰加热器的蒸汽量，实现供热系统供水温度与室外温度变化的匹配，避免产生能源浪费。

随着城市规模的迅猛扩张，新华热电供热能力不足与供热需求增加的矛盾日益突出，特别是新华热电南厂属“上大压小”项目替代关停机组，2015年供暖期结束实施关停后，新华热电区域将有近300万m2的供热能力缺口。供热能力不足的问题越发显现。然而，北厂2×50MW供热机组产生的排汽余热没有得到利用，而是通过循环冷却水系统排放到了环境中。这部分低品位余热能量很大，如能将这部分余热回收用于供热，现有机组的供热能力可提高15%左右。

一、循环水余热利用的意义

1.满足供热需求

实施循环水余热利用改造，近期可有效解决供热能力的不足;远期可新开发供热面积，满足供热市场快速发展的需求。

2.提升竞争能力

2015年，新华热电在实施了石灰石-石膏湿法脱硫及SNCR脱硝环保升级改造的基础上，又实施了环保深度改造，污染物排放指标达到超低排放标准。随着循环水余热利用项目的实施，新华热电生存能力、盈利能力及市场竞争能力将进一步得到提升。

3.节能减排要求

实施循环水余热利用改造，可充分利用汽轮机末级做功后的排汽热量，减少冷源损失，提高电厂综合能源利用率、减少污染物排放量。

二、循环水余热供热技术现状

电厂循环水与目前常用的低温热源相比，具有显著的优势：一是蕴含的热量巨大，温度适中且稳定;二是水质好，与地表水、城市污水相比，不会因腐蚀、阻塞等因素影响传热效果;三是环保效果显著，由于利用余热，可减少冷却塔向环境的散热和水分蒸发，降低对电厂周边环境的热湿污染。

电厂循环水余热利用存在的问题是循环水的温度通常比较低，达不到直接供热的品位要求，需设法适当提高温度，可采用的方法有两个：一是降低排汽缸真空，提高乏汽温度，即通常所说的汽轮机组低真空运行;二是以电厂循环水为低位热源，采用热泵技术吸取其中余热实现供热。

(一)汽轮机低真空运行供热技术

凝汽式汽轮机改造为低真空运行供热后，凝汽器成为供热系统的基本加热器，原来的循环冷却水变成了供暖热媒，在热网系统中进行闭式循环，可有效利用汽轮机凝汽所释放的汽化潜热。当需要更高的供热温度时，则在尖峰加热器中进行二级加热。

尽管机组真空降低后，在相同的进汽量条件下与纯凝工况相比，发电量减少了，并且汽轮机的相对内效率也有所降低，但因降低了热力循环中的冷源损失，系统总的热效率仍会有很大程度的提高。

1.传统低真空运行供热方式

通常来说，用户采用常规的末端散热器所要求的水温较高，汽轮机在低真空下运行，真空需降低到-80kPa左右，将热网水在凝汽器中加热到55℃左右。传统的低真空运行供热技术受到两方面的限制：首先，传统的低真空运行机组类似于背压式供热机组，通过的蒸汽量取决于用户热负荷的大小，所以发电功率受到用户热负荷的制约，不能分开进行独立的调节，即其运行是“以热定电”，因此只适用于热负荷比较稳定的供热系统;其次，凝汽式汽轮机改造为低真空运行供热时，需经过严格的变工况运行计算，对排汽缸结构、轴向推力的改变、末级叶轮的改造等方面做出严格校核和一定改动后方可实行，而这对现代大型机组而言则是不允许的，尤其对于中间再热式大型汽轮机组，凝汽压力过高会使机组的末级叶片出口蒸汽温度过高且蒸汽的容积流量过小，从而会引起机组的强烈振动，危及运行安全。为了解决这些问题，一些大机组采用了低压转子互换技术。所谓低压缸双背压双转子互换，即：供热期间使用动静叶片级数相对减少的转子，机组高背压运行;非供热期恢复至原纯凝工况运行。如果不换转子效率将下降很多，发电量减少，排汽温度上升很多，叶片发生颤振，影响安全。采用此技术虽然解决了安全供热问题，但每年需例行更换转子两次，且投资偏大。

2.低真空运行低温供热方式

保持机组排汽压力不超过设计值，以45℃左右的循环水直接供给热用户的地板辐射供暖系统，如果凝汽器排汽热负荷大于用户热负荷，多余的热量通过循环冷却水系统排放到环境中，实现热电负荷的独立调节。当然，该系统也可以按“以热定电”的方式运行，即汽轮机排汽释放的汽化潜热全部用于供热，此时热效率无疑是最高的。这种系统称为低真空运行低温供热系统。低真空运行低温供热方式不会影响机组的正常安全运行，发电功率也不受用户热负荷的制约，因此既适合于中小型机组，也适合于大容量机组。但此供热方式存在两个缺点：一是供热温度低，不适于传统的散热末端;二是可利用的温差有限，一般不超过10℃，小温差大流量必然会增大输送能耗，制约了其合理的供热半径。这两个缺点可能会影响到热负荷，如果热负荷不太大，考虑随天气变化的因素，循环水的热量没有得到全部利用甚至利用的份额很小，此时的系统综合能效和经济性将会受到影响。为了解决这些问题，一是选择地板辐射供暖热用户，二是在其合理的供热半径内寻找能与热源相匹配的热用户，保证循环水的热量能够有效得到利用。

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