辽宁飞鸿达蒸汽节能设备有限公司 王汝武 【13909887090@163.com】
提要:为了保护环境,减少雾霾,必须关仃燃煤小锅炉.原有燃煤小锅炉的热负荷,最好由大型热力发电厂丞担.本文介绍了大型热力发电厂供采暖热负荷的各种方式,重点推荐低真空加压力匹配器加抽汽运行模式.
关踺词:采暖热负荷,热电联产,低真空,抽汽,压力匹配器[热压机],热效率.
一. 概述：
随着生活水平的提高，我国的采暖面积不断扩大，原来只有黄河以北地区，住宅和办公室配有采暖设备，后来扩大到淮河以北，现在直到长江以北地区新建住宅都配有采暖设备。采暖的热源，除三北地区的城市，部分地区由热电站集中供热外，其他地区大多由采暖锅炉供热，这些采暖锅炉的燃料90%以上是煤炭。由于这些小锅炉环保设备不齐全，造成了严重的环境污染，京津及华北地区的雾霾的一个主要诱因也是燃料污染。
2017年限制了燃煤锅炉的利用，京津地区的环境大大的改善。利用天然气锅炉和电热代替原有燃煤锅炉。由于天然气产量有限，还不能全部代替燃煤。用电采暖是对热能转换电能的逆动，成本高，不科学。除非有风电、光电弃电的区域，但这也是暂时现象。最经济、最可靠的方式是热电联产，集中供热，这是在俄罗斯、北欧地区都证明是行之有效的技术。
自从80年代开始，我国开始推广热电联产，集中供热以来，我国北方地区热电联产集中供热已取得了很大成绩，目前三北地区城镇集中供热面积占总供热面积的50%以上。
目前集中供热的热源有小型电厂（小于50MW），随着环保要求的提高，要逐步取代小型燃煤锅炉，因此小型热电厂及区域锅炉房要关停。原来小型电厂及区域锅炉房承担的热负荷要由大型热力发电厂丞担,大型凝汽式汽轮机如何实现供暖，最近提出了多个方案：有背压机方案，低真空加抽汽方案，低真空加热压机加抽汽方案，还有溴化锂吸收热泵方案。这些方案各有不同的优缺点，并适用于不同的条件，本文对上述各方案的优缺点及适用范围做简要分析。
二. 各方案的优缺点分析：
1.背压机方案：该方案的主要思想是将原凝汽机组改成背压机组，背压为0.3~0.5Mpa。改为背压机的方案要将低压缸转子改成光轴，由中压缸排汽供热。优点是汽轮机的安装基础不变，改造工作量较小。夏季换成低压缸转子，可以照常发电。缺点是更换转子也带来一定的工作量，同时背压式机组需要以热定电，在采暖期，发电受限制，该方案的主要有优点是热效率高，没有冷源损失。
2.低真空加抽汽：背压机方案的缺点要改造汽机本体，同时运行也不灵活，在采暖初期供水温度低，要降低背压，在严寒期要提高背压。在运行时也会出现排汽和采暖回水加热温差过大的情况，增加了不可逆损失，降低了热效率。
低真空加抽汽的运行方式，可以克服上述缺点。低真空加抽汽的运行方式是在保证末级叶片安全的情况下，将汽机的排汽背压适当提高。135MW~300MW机组的排汽背压可以提高到35Kpa，使排汽温度升高到72.7℃，同时凝汽真空度降低，因此称为低真空。采暖回水首先经汽机排汽加热到低于70℃，在采暖初期，该温度即可满足采暖要求，随着天气变冷，采暖热负荷增加，只靠汽机低真空排汽已经不能满足采暖热负荷的需要，因而用中压缸排汽通过第二级加热器，将供水温度提高。
该种运行方式比较灵活，通过调节抽汽量，改变采暖供水温度。
该方案不是对所有的机组都适用，有的机组排汽压力不容许提高到0.03Mpa。
3.低真空加热压机加抽汽方案：对于不允许将汽机排汽压力提高到0.03Mpa的汽组，可以将排汽压力提高到0.015Mpa左右，这种压力不足以加热采暖回水。0.015Mpa蒸汽饱和温度54℃左右，对采暖回水的温差很小，有时低于采暖回水温度，为了利用汽机冷凝余热，可利用压力匹配器（热压机）将0.015Mpa的汽机排汽升压到0.03Mpa以上，可将采暖回水加热到62℃。压力匹配器的驱动蒸汽可用低压缸抽汽或中压缸排汽,压力在0.3-0.5Mpa，同时该级抽汽可作为采暖回水的第二级加热器，可将采暖回水加热到130-150℃。该方案的热力系统如图2-3a所示。
该系统压力匹配器抽吸汽机的排汽，对空冷机组更有利，由于排汽压力高，可以不改变原有运行方式。
为了减少采暖回水第一级加热器的换热面积，应尽量降低采暖回水温度，对于采用三环制供热系统（见图2-3b），第一级采暖回水加热器，直接加热高温水回水有困难，在严寒期高温回水可达70℃以上，为了解决这一问题，将高温水和低温水之间的换热器改为混水器。高温水通过喷射抽吸部分低温回水，将其加热，混合后进入采暖换热器。剩余的部分低温回水，送回电厂加热。除非极端严寒区。
在三北地区，一般进户采暖水温度60-70℃，回水40-50℃，40-50℃的回水进入第一级加热器，用0.03Mpa蒸汽加到65℃左右是没有问题的。
高温水供热的采暖系统采用混水方式，已在东北多个城市运行，效果良好。
该系统投资少，效率高，运行灵活。该系统可将汽机的排汽余热全部利用，也可以部分利用汽机的排汽余热，剩余的部分通过原冷凝器冷却，由于排汽压力提高很小，对经济性影响不大。
该系统要用大型压力匹配器（热压机），所谓大型热压机是指通流的蒸汽压力低、容积大，热压机的体积较大，输出180t/h，0.032Mpa蒸汽的热压机（压力匹配器），出口直径为3m,总体长度达20mm。这样的大型热压机有三个主要的问题是要认真对待的，一是噪声问题，该容量的热压机喷咀直径达到近300mm，这样大管径的超音速流动将引起相当大的噪声。为了降低噪声，可采用两个措施，一是采用多喷咀，减少单一喷咀流量，降低噪声；二是采取隔声措施。采取两项措施后，噪声可下降到85分贝以下。二是结构问题，对于直径3m，长度20m的设备，整体装配及运输都有困难，为装配运输方便，将热压机分成两部分，在安装时再联在一块。三是自动控制问题，由于设备体积大，驱动蒸汽管，吸入蒸汽管的直径也有1m到2m之间，这样大管路的阀门实现自动控制的执行机构，用电动执行机构有一定的困难，应采用液压传动设备。
4.溴化锂吸收式热泵：溴化锂吸收式热泵用于回收汽机余热采暖，已在某些电厂利用，运行效果不错。但和热压方案相比，系统复杂，投资较高。
三．小结：通过上述分析，低真空加热压机加抽汽是利用汽机排汽余热较好的措施，具有投资:少，运行灵活，效率高等优点。所利用的大型热压机（压力匹配器）也有成熟技术可以生产。
参考文献:
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