扩大省煤器水水换热器在燃气电厂中的应用

李建亮 孙海龙

（北京京能未来燃气热电有限公司，北京 102209）

扩大省煤器水水换热器在燃气电厂中的应用

李建亮 孙海龙

（北京京能未来燃气热电有限公司，北京 102209）

介绍北京京能未来燃气热电有限公司在供热季不同的供热方式，分析在不同供热方式下的经济性，得出在现代联合循环热电冷三联产机组的余热锅炉系统加入扩大式省煤器水水换热器之后供热的实际利用效果，凸显了改造后节能减排方向的优势，为现代电厂供热方式的多元化、清洁化、节约化提供重要参考依据。

换热器；联合循环；热电冷三联产；区域能源；排烟温度

能源是经济和社会发展的重要物质基础，在社会可持续发展中占据举足轻重的地位。近年来，随着我国国民经济的迅猛发展，能源安全危机日趋严峻，能源安全危机已成为一个严重的问题，将阻碍中国经济的快速发展。为了最大限度地提高现代联合循环热电冷三联产机组的效率，提高能源利用率，北京京能未来燃气热电有限公司在原有燃气轮机联合循环的基础上利用扩大省煤器水水换热器抽取余热锅炉高温凝结水加热热网循环水回水，充分利用余热锅炉尾部烟气余热。保证在不影响机组正常运行的前提下有效降低烟气排放温度，减少排烟热损失，提高能源利用率，减小生产成本[1]。

1 设备概述

北京京能未来燃气热电有限公司机组为一套E级燃气蒸汽联合循环热电冷三联产机组，联合循环供热机组采用“1+1+1”双轴配置型式，即安装有1台燃气轮发电机组、1台余热锅炉、1台蒸汽轮发电机组。燃机型式为上海电气/西门子的SGT5-2000E（V94.2）燃机；蒸汽轮机带有SSS离合器，可背压运行也可抽凝或纯凝运行；余热锅炉采用双压、自然循环、卧式、全封闭式余热锅炉。机组冬季工况最大供热能力为208.96MW，扣除厂内采暖负荷，对外净额定供热能力约202MW。同时，在热网站0m层安装有扩大省煤器水水换热器，配备2台烟气热网再循环泵。机组夏季制冷季采用溴化锂制冷机组与电制冷制冷机组配合使用，满足用户制冷需求[2]。

2 系统流程及设计参数

2.1 扩大省煤器水水换热器系统流程及作用

扩大省煤器水水换热器分高温低压给水侧与热网水侧。扩大省煤器水水换热器低压给水进、出水侧（为扩大省煤器水水换热器的热源侧）分别与余热锅炉低压省煤器的出口母管、入口母管相连接。余热锅炉所产生的高温高压蒸汽在汽轮机做功完成后，经过凝汽器凝结下来的水通过凝结水泵加压，首先进入余热锅炉低压省煤器，加热后的低压给水有一路进入扩大省煤器水水换热器中与热网水换热，之后经过2台烟气热网再循环泵加压后又回到低压省煤器入口循环加热利用，另外一路低压给水经过低压汽包上水调节门进入低压汽包，通过控制低压汽包上水调节门可以调节低压省煤器所需凝结水压力、流量。热网水侧为热网回水经过热网循环水泵加压后进入扩大省煤器水水换热器入口，热网水与将高温低压给水在此进行换热后，经过扩大省煤器水水换热器出口进入热网供水，供给热用户。

扩大省煤器水水换热器应用在现代联合循环热电冷三联产机组中，既可以有效降低余热锅炉出口烟气排放温度利用这部分热量进行生产，同时又可以为低压省煤器的低压运行创造条件，即开大低压系统上水调节阀门降低凝结水泵单耗节省厂用电。在夏季制冷工况溴化锂制冷机组运行期间，利用扩大省煤器水水换热器加热升温后的热水，还可作为溴化锂制冷机组驱动热源，运行方式简单灵活。

表1 扩大省煤器水水换热器设计参数

表2 控制燃气轮机负荷在85MW情况下采集得到的联合循环运行参数

表3 控制燃气轮机负荷在115MW情况下采集得到的联合循环运行参数

2.2 扩大省煤器水水换热器设计参数

扩大省煤器水水换热器设计参数见表1。

2.3 扩大省煤器水水换热器运行方式

正常运行过程中，根据外网用户热量需求通过控制调节热网再循环泵频率设定值控制凝结水的流量和进出口温差，达到外用用户所需的热量需求。冬季在供热负荷较低的情况下可单独运行满足用户需求，夏季则作为溴化锂制冷机组的驱动热源为热电冷三联产提供条件。

3 扩大省煤器水水换热器实际应用数据分析对比

3.1 燃机相同负荷下经济性比较

表2和表3为在控制燃机相同负荷情况下采集得到的联合循环运行参数。表2为控制燃气轮机负荷在85MW情况下，工况①为只投入热网加热器工况下数据，②工况为只投入水水换热器工况下数据。分析以上数据可得，在燃机负荷同为85MW投入扩大省煤器水水换热器较投入传统热网加热器余热锅炉排烟温度由104.2℃降低至69.8℃，降低明显；瞬时供热量由31.56 GJ/h增加至47.7GJ/h，增加51%；联合循环耗气率0.211Nm3/kW·h降低至0.203Nm3/kW·h；凝结水泵单耗由0.06%降低至0.04%，经济性显著提高。

表4 仅投入热网加热器运行

表5 仅投入扩大省煤器水水换热器运行

表6 热网加热器与扩大省煤器水水换热器经济性对比

表3为控制燃气轮机负荷在115MW情况下，工况①为只投入热网加热器工况下数据，工况②为只投入水水换热器工况下数据。分析以上数据同样可得出，燃机负荷同为115MW时，工况②较工况①排烟温度明显降低，瞬时供热量增加，耗气率降低，经济性更好。

3.2 不同供热工况运行经济性比较

仅投入热网加热器运行与仅投入扩大省煤器水水换热器运行的经济性结果分别见表4和表5，2种供热工况的运行经济性比价结果见表6，所得数据均为运行24h采集的。

将表4供热量折合成电量可得22.2万kW·h，供电总量折合后为421.6万kW·h，计算气耗可得0.203m3/kW·h。将表5供热量折合成电量可得31.4万kW·h，供电总量折合后为368.1万kW·h，计算气耗可得0.202m3/kW·h（热网疏水泵与热网再循环泵电量相互抵消不计）。对比表4、5、6数据可得，在投入扩大省煤器水水换热器工况下，24h累计运行经济性要优于仅投入热网加热器工况。

4 结语

本文从设计理念、系统流程、设备参数和实际应用，介绍和分析了扩大省煤器水水换热器在现代联合循环热电冷三联产机组中的使用情况。通过查阅相关资料、试验和调取大量数据，计算分析了设备投产供热、供冷初期2种不同运行方式下的经济性比较。结果表明，扩大省煤器水水换热器的应用是在联合循环热电冷三联产机组节能领域一项全新的技术，具有技术先进、经济合理、节能减排的优点，同时具有较高的运行灵活性。

[1]季杰，刘可亮，裴刚等.以电厂循环水为热源利用热泵区域供热的可行性分析[J].暖通空调，2005，35(2):104-107.

[2]李岩，付林，张世钢等.电厂循环水余热利用技术综述[J].建筑科学，2010，26(10):10-14.

Application of Expansion Type Water and Water Heat Exchanger of Coal Saving Device in the Gas Power Plant

Li Jianliang Sun Hailong
（Beijing Jingneng Future Gas Power Co.Ltd.，Beijing 102209）

This paper introduced the different heating methods in the heating season of Beijing Jingneng future gas power Co.Ltd.,economic performance under different heating methods was analyzed,it is concluded that the actual utilization effect of heat supply after adding expansion type water and water heat exchanger of coal saving device to the waste heat boiler system of three co generation units of modern combined cycle thermoelectric cooling,the advan⁃tages of energy saving and emission reduction after the transformation were highlighted,to provide an important refer⁃ence for the diversification,cleaning and saving of heating methods of modern power plant.

heat exchanger；combined cycle；regional energy；exhaust gas temperature

TK172

A

1003-5168(2016)09-0149-03

2016-08-23

李建亮（1987-），男，本科，研究方向：电力能源生产。