燃煤电厂供热改造技术的相关探讨

陈力力 段莹莹 张超臣

摘要：据调查，大部分燃煤厂供热机组运行效率偏低，除尘器超负荷工作，不仅浪费了大量资源，而且还加大了大气污染。为了改进燃煤供热方案，本文通过对比多种供热改造技术，合理选取改造技术，并拟定改造方案，旨在为燃煤供热改造研究提供参考依据。实践应用结果表明，本文选取的背压小汽轮机供热改造技术创造的改造方案，可以有效提高煤资源利用率，降低热耗率，减少空气污染。

Abstract： According to the survey， most coal-fired power plants have low operating efficiency， and the dust collectors are overloaded， which not only wastes a lot of resources， but also increases air pollution. In order to improve the coal-fired heating scheme， this paper compares various heating reform technologies， rationally selects the transformation technology， and formulates the transformation plan， aiming to provide reference for the research of coal-fired heating reform. The practical application results show that the retrofit scheme created by the back pressure small steam turbine heating reform technology can effectively improve the coal resource utilization rate， reduce the heat consumption rate and reduce air pollution.

关键词：供热改造;节能;操作灵活

Key words： heating reform;energy saving;flexible operation

中图分类号：TM621                                        文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）30-0143-02

0  引言

当前设计的燃煤供热方案对人们赖以生存的环境造成了严重影响，为了改善供电机组性能，提出了较多供热改造技术[1]。然而，这些改造技术对于燃煤机组性能改进是否有所帮助，成本能够得到有效控制，成为了当前重点研究内容。本文通过探究供热改造技术作用及应用要求，选取一种技术，拟定燃煤电厂供热改造方案。

1  燃煤电厂供热改造技术

1.1 纯凝改供热技术  此项技术在低压缸联通管加热处理中应用较多，将热网循环水集中到一起，统一输送，形成较為完整的输送体系[2]。由于此项技术对管道抽汽压力要求较高，如果直接加热循环，将造成大量蒸汽损失，严重浪费资源。因此，这种技术在供热改造工程中应用较少。

1.2 吸收式热泵供热改造技术  此项技术的低温热源来自循环水，利用循环水热量获取能量，完成供热。在实际应用中，对供热系统供热量要求较高，当供热量得到某一数值时，才能够改造技术作用[3]。虽然此项可以提高资源利用率，但是较其他技术，改造工作量更大一些。通过计算可知，总投资成本较高，不满足成本控制要求，不是供热改造工程的首要选择。

1.3 高背压余热供热改造技术  该项技术应用于高压环境，通过提高排汽温度，改善供热运行效果。在实际应用中，对环境压力控制要求较高，并且需要对机组内部低压缸进行处理，更换新的转子，此项改造技术应用成本偏高[4-5]。当机组处于非供暖期时，发电能量将有所下降。

1.4 双转子互换高背压供热改造技术  此技术的实际操控，以低压缸转子为操控对象，通过更换转子，完成汽轮机采暖时期供热需求[6]。虽然此项技术适应能力较强，对燃煤机组改造帮助较大，但是需要随着采暖时期的变化，更换转子，所以需要4根转子，其中两根作为备用。从整体来看，此改造工程工作量较大，总投资成本偏高。

1.5 背压小汽轮机供热改造技术  此项技术利用背压小汽轮机发电，经过排汽处理，实现对外供暖。在实际应用中，根据供热需求，调节蒸汽能量级别，以此充分利用能量，避免资源浪费。对于非采暖时期的供热，可以解列供热系统，不再从低压缸中抽汽，使得汽轮机逐渐恢复到正常运行状态。此项技术的应用虽然初期的成本较高，但是后期成本较低，在成本控制范围内[7]。另外，此项技术操作灵活，可以根据实际情况调节供热改造方案，具有较强的供热能力[8]。因此，成为了供热改造工程的首要选择。

2  改造技术对比分析

目前，燃煤供电改造技术较多，如何选取合适的技术作为供热改造技术，本文采用对比分析法，从性能和成本控制等多个方面展开对比分析，从中选取可靠性较高的改造技术。本文选取前文提出的5种技术作为参考对象，对这些技术的性能、成本、应用要求进行对比分析。如表1所示为改造技术对比统计表。

通过观察表1中的技术对比分析结果可知，背压小汽轮机供热改造技术在实际应用中优势较为明显，不仅操作灵活，具有较强的供热能力，满足供热装置改造需求，而且成本得到了有效控制。因此，本文将选取此项技术作为机组供热改造主要技术。

3  基于背压小汽轮机的燃煤电厂供热改造

3.1 改造方案

本次供热改造研究以某燃煤电厂为例，选取电厂的2号机组和3号机组中压缸和低压缸联通管作为调节对象，从这两个机组气压缸中抽汽，其中一部分引入背压小汽轮机中，机组数量为2，保证均匀引入即可，利用汽轮机带动发动机作业。与此同时，排汽引入前置加热器中，均分引入2台装置中，控制循环水温度，当水温达到95℃时，停止加热。另外一部分引入尖峰加热器中，数量为3，同样保证均匀性，加热循环水达到130℃时，停止加热。如果小汽轮机停止运行，利用尖峰加热器调节温度，使得作为环境温度达到规定范围内。

3.1.1 参数设计

为了保证机组得以稳定运行，本文对供热改造参数进行设计。如表2所示为参数设计方案。

依据表1提出参数设计方案，当3台尖峰加热器共同运行情况下，加热温度至120℃，饱和水压力为0.76MPa。为了满足此工程供热需求，调节中低压联通管抽汽量，大小为327t/h。

3.1.2 加热器换热计算

本次研究对前置加热器、尖峰加热器压力、焓值、温度、质量流量4项参数分别进行计算，从而确定供热改造方案。如表3所示为不同类型加热器换热计算结果。

表2中的计算结果，要求主汽轮机抽汽312t/h。

3.2 应用效果分析

将前文设计的供热改造方案投入到实践应用中展開研究，本次改造应用研究供热期为120d，平均热负荷为106.5MW，供热标准煤耗率为37.5kg·GJ-1，年供热量为1390000GJ。测得改造前热耗率为7900kJ·（kW·h）-1，改造后热耗率为7120kJ·（kW·h）-1，发电功率为280kW·h，煤耗率降低幅度为31.2kJ·（kW·h）-1，改造前发电节约煤量为3120t·a-1，改造后变为4726t·a-1。

经过计算得到燃煤相关数值，与传统燃煤供热相比，热耗率降低780kJ·（kW·h）-1，发电节约煤量提高1606t·a-1。在供热期内，此改造方案节约了4700.2t煤，减少了二氧化硫和二氧化碳排放量，在提高资源利用率的同时，对环保工作的开展有所帮助。

3.3投产后实际运行情况分析  利用本文提出的改造方案构建新的燃煤供热装置，于2019年初投产。在此之前做好了初期准备工作，包括材料采购、方案调整等，并将投产城市管道充满水，按照区域不同，采取分段处理，冲洗各个区段水管，测试水压。如果连续10天无异常情况，则启动热网循环水泵及城市循环水泵，利用除污器再次冲洗管道，测得水质满足加热器使用要求后，停止冲洗。而后开启供热改造装置，控制低压联通抽汽参数为100t/h，逐渐提高温度，从常温上升至70℃。通过观察装置实际运行情况，判断热循环水泵控制需求，开启1-2台热循环水泵，流量大约为1820t/h，水温保持在110℃左右，此时测得回水温度大约为60℃。当系统处于热负荷高峰时期，连通管抽汽量将有很大幅度的提高，上升幅度大约90t/h。

考虑到异步发电机系统直接应用情况较少，为了避免发生安全事故，降低安全风险，本项目增加了6kV母线段，用于连接异步发电机与供热装置，经过多次调试后，控制发电机转速达到3000r/min，此时开启备用变压器，并采取并网操作。当其达到设定电负荷后，测量系统各个分支电流参数大小，计算用电负荷量。通过计算分析可知，与改造前相比，供热装置厂用电率降低了2%，有效提高了发电上网量，为电厂创造了较高效益。

4  总结

本文围绕燃煤供热改造问题展开研究，通过对比多项供热改造技术的性能、成本、应用要求，选取背压小汽轮机供热作为核心改造技术，通过计算，确定参数及汽轮机抽气量等，形成完整的改造方案。实践应用结果表明，本文提出的改造方案可以有效节约煤资源，减少空气污染。

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