300MW循环流化床机组供热节能方案对比分析

作者:吕剑;吴喜生;肖瑶;徐钢;王鹏; 刊名:分布式能源 上传者:马聪

【摘要】为了应对近年来北方供热需求的不断增加,提出对现有300MW亚临界直接空冷机组进行供热改造。基于高背压乏汽供热和吸收式热泵这2种火力发电厂余热利用技术,通过对原有抽凝供热机组采用这2种余热利用方案进行热经济性计算与分析,确定了适合该电厂空冷机组的余热利用改造方案。结果表明,高背压供热和吸收式热泵这2供热改造方案节能效果显著,总煤耗量降低;且对比同一发电负荷下,高背压供热节标煤量比吸收式热泵供热的节标煤量多,最大供热面积和最大供热负荷更大。如在最大供热负荷下,高背压供热和吸收式热泵供热分别将供电煤耗降至168.9、197.2g/(kW·h);而在同一发电负荷下,高背压供热最大供热负荷比热泵供热多73.6MW,最大供热面积多133.8×10~4 m~3。

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0引言电厂汽轮机的排汽主要通过湿冷和空冷这2种方式冷却,而汽轮机的排汽量所占比例较高,这就导致机组低品位热量损失较大,已经成为电厂热力系统的最大损失[1]。在一般热电厂里,机组在供热工况下汽轮机排汽热量约占电厂燃料总发热量的五分之一左右,这部分能量如果直接排放,则将造成能源的浪费,但对于低品位热量就能完成建筑供暖而言,其热利用潜力则是较大的。因此,如果通过某种方案能够回收这部分热量用于用户的供暖,不仅可以大幅度提高热电厂的供热能力,还可以给电厂带来巨大的经济效益。图1CZK600-16.67/0.4/538/538型机组的发电厂原则性热力系统图Fig.1PrinciplethermalpowersystemofCZK600-16.67/0.4/538/538powerplant汽轮机的排汽压力和冷凝温度一般比较低。例如,湿冷机组排汽压力为4~8kPa,冷凝温度为20~40;空冷机组排汽压力为10~15kPa,空冷冷凝温度为45~54,冷凝温度最高可达72左右。汽轮机的凝汽流量高,占主蒸汽流量的50%以上,机组冷源损失大。为减少冷源损失,部分学者提出将该部分热量升温后用于供热[2]。目前,提高汽轮机乏汽余热利用的方法主要有:(1)通过降低汽轮机排汽缸真空来提高排汽温度,从而使机组处于高背压运行状态[2-3],对于空冷机组,乏汽凝结水温最大可达到72,对应背压为34kPa;对于湿冷机组,需拆掉末级叶片来提高乏汽压力,改造较大[4-5];(2)利用热泵装置,提升汽轮机凝汽余热品位实现供热,可利用少量高品质热源将20~50的乏汽加热到50~90,性能系数为1.6~1.8[6-7]。2012年,河北省电力研究院以河北邢台国泰发电公司2300MW工程10、11号汽轮机为对象,对吸收式热泵的原理进行了介绍,并针对其应用于发电厂300MW机组的具体方案进行了分析和研究[8]。2015年,内蒙古包头第二热电厂在进行2300MW机组热泵技术改造后,为满足城市供热需求,继续对2300MW空冷机组进行高背压改造,排汽直接加热热网循环水,实现乏汽余热的深度回收利用[5]。近年来随着新疆经济的快速发展,新疆乌鲁木齐市供暖需求量越来越大,供热面积增加的同时供热要求逐渐提高,2015年实际供、回水温度最高94/48,平均温度75/46,为了满足上述供热要求,提出对现有新疆供热机组进行供热改造,同时该改造有投资小、技术难度及风险低、停机工期短等三大优势,能够实现对电厂影响较小的情况下大幅提升机组的热力性能。具体而言,本文以神华某典型热电厂为例,进行利用高背压乏汽供热和利用吸收式热泵回收排汽余热技术这2种方案供热改造,在不影响电厂安全运行的前提下,充分利用该电厂发电后的大量乏汽冷凝热,提高电厂总热效率,加快完成电厂节能减排任务。1案例机组介绍1.1电厂机组概况本文选取新疆米东热电厂为研究对象,该电厂有2台300MW亚临界、一次再热、双缸双排汽、双抽单调整、直接空冷、抽汽凝汽式机组,机组型号为CZK300-16.67/0.4/538/538。回热系统有七级抽汽,回热系统采用“三高三低一除氧”布置,如图1所示,图中:HPT为高压缸;IPT为中压缸;LPT为低压缸;RH为回热加热器;FWP为给水泵;EG为发电机;FAN为风机。其中,五抽抽汽为调整抽汽,在采暖期间通过抽汽蝶阀调整使抽汽压力维持在0.4MPa。表1为机组在额定采暖抽汽和最大采暖抽汽工况下的主要设计数据。表1采暖期间设计供热工况的运行数据Table1Operatingdataofheatingconditionsduringh

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