高背压热电联产机组余热综合利用分析

《高背压热电联产机组余热综合利用分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、高背压热电联产机组余热综合利用分析摘要在高背压热电联产机组的基础上，结合锅炉烟气与汽轮机乏汽的余热利用，提出了一种高背压热电联产机组余热综合利用系统。揭示了其余热梯级利用机理，进一步对系统进行全供热期和最大供热能力的综合分析。计算结果表明：在整个供热期期间，新型系统平均乏汽利用率提高4.89%，平均发电煤耗率对应减少1.94g/kWh，总发电功率提高0.21亿kWh；在最大供热能力下，新型系统乏汽利用率达到80.33%，平均发电煤耗率降低10.22g/kWh，展现出巨大的节能优势。关键词高背压热电联产；余热利用；全供热期；最大供

2、热能力；热经济性0前言热电联产是一种综合考虑资源、环境与环境的系统，其作为清洁高效利用能源、实现能量梯级利用的典型方式，是煤炭等化石能源实现节能减排的重要途径[1,2]。热电联产机组在生产电能的同时，可利用较低品位的热能实现集中供热，从而有效地减少了冷源损失，其中高背压热电联产机组一次能源利用效率理论上最高可达80%以上。“十二五”期间，我国热电联产技术发展迅猛，针对热电联产运行及设计优化思路取得实质性突破，其中较为典型如汽轮机双转子互换高背压供热技术、高背压空冷汽轮机低位能供热技术、大温差吸收式热泵供热技术等都取得重大进展，取

3、得了较为理想的应用成果[3-6]。截止2015年底，热电联产机组装机达到近3.0亿kW，占到火电总装机容量约30%，因此，进一步挖掘热电联产机组节能潜力对我国能源行业发展具有重大意义。为了发挥热电联产机组的节能减排优势，目前有众多的学者致力于热电联产机组的设计及运行优化，目前研究主要包括：付林等提出的大温差吸收式热泵供热，利用热泵回收凝汽器热量，降低一次网回水温度[7,8]；赵英淳等提出的一种适用于中低温热源利用的热电联产系统，采用氨水混合物作为循环工质，利用气相变温度滑移特性，提高余热利用率[9]。HenrikLund等提出的

4、第四代集中供热系统，通过太阳能、风能以及低品味供热的集成，实现新一代的热电联产系统[10]；在机组的运行优化方面，笔者提出的基于单耗理论对循环水直供热电联产模式进行建模分析[11,12]。蒋润花等建立的燃气轮机冷热电联供系统优化模型，分析其多模型最佳冷点比等[13]。基金项目：本文由国家科技支撑计划（2014BAA06B01）；中央高校基本科研业务费专项(2016XS38)资助然而，现有文献中，针对热电联产系统中锅炉烟气余热利用，虽有所涉及，如王朝凤等学者提出的利用锅炉排烟加热热网水的研究[14]，着眼点在于降低锅炉排烟温度，却

5、没能深入考虑锅炉与供热之间存在的能源匹配优化问题。根据本课题组相关学者的研究表明，在传统燃煤机组中，针对锅炉尾部烟道的受热面优化布置调整可以带来显著的节能效益[15]。有鉴于此，本文提出了一种高背压热电联产机组烟气与乏汽余热综合利用系统，在本文提出的系统中，高背压汽轮机的排汽和燃煤锅炉的烟气综合优化，可以在保持机组供热和锅炉运行条件不变的情况下，显著提高机组的供热能力，提高机组出功。本文研究的主要目标在于：（1）提出新型的高背压热电联供热系统，揭示高背压锅炉烟气余热梯级利用的机理；（2）结合某地区供热期供热需求分析新型供热系统在

6、整个供热期的经济优势；（3）进一步分析最大供热能力下新型供热系统的节能优势。1新型热电联产系统的提出1.1传统高背压热电联产机组目前高背压机组常采用“一抽一背”的方式运行，即一台机组以高背压形式运行，另一台机组以抽凝形式运行，共同完成机组热电联产的任务，如图1所示为典型“一抽一背”热电联产机组系统流程图。热网回水首先经由高背压机组供热凝汽器加热后被输送到尖峰热网加热器进一步加热到所需供热温度。热网加热器所需热源抽汽一般由抽汽机组中压缸与低压缸连杆处提供，疏水进入到除氧器或凝汽器。图1典型“一抽一背”热电联产机组系统流程图图2回水

7、温度对乏汽余热利用比的影响余热最佳利用工况是高背压机组的乏汽完全用于加热热网水，然而，考虑到供热区域多样的环境和热电供需因素，乏汽余热并不总是能完全利用，会有一部分需要上冷却塔进行调节。假设一次热网供回水温差恒为40℃，热网回水可由供热凝汽器加热到70℃。图2给出了当供水温度变化时，乏汽余热利用占总供热量的比重变化示意图。从图中可以看出，随着回水温度的提高，乏汽供热比重逐渐降低，相应的乏汽利用率也在降低，因此，对大多数的供热工况来讲，冷源损失依然存在，尤其是回水温度较高的情况。在抽气供热机组供热能力一定的情况下，这限制了机组整体

8、的供热及发电能力，对机组整体的经济性有不利的影响。1.2高背压热电联产机组余热利用系统的提出值得注意的是，考虑到烟气的低温腐蚀，燃煤锅炉空预器后烟温一般都在120℃或更高，即使采用先进的余热深度利用技术使烟温降到了90℃，该部分烟气温度相对于送风机后空气温度（约