330mw供热机组乏汽余热回收利用项目可行性研究报告 - 图文(4)

昌吉三期330MW空冷型供热机组乏汽余热回收利用项目 （初）可行性研究报告 4汽轮机乏汽冷凝热回收方案比较

4.1 各种汽轮机排汽冷凝热利用方案分析 4.1.1 汽轮机低真空运行供热技术

汽轮机低真空运行供热技术在理论上可以实现很高的能效，国内外都有很多成功的研究成果和运行经验。凝汽式汽轮机改造为低真空运行供热后，凝汽器成为热水供热系统的基本加热器，原来的循环冷却水变成了供暖热媒，在热网系统中进行闭式循环，有效地利用了汽轮机凝汽所释放的汽化潜热。当需要更高的供热温度时，则在尖峰加热器中进行二级加热，见图4.1-1。

图4.1-1凝汽式汽轮机低真空运行系统流程图

尽管低压缸真空度提高后，在相同的进汽量下与纯凝工况相比，发电量减少了，并且汽轮机的相对内效率也有所降低，但因降低了热力循环中的冷源损失，系统总的热效率仍会有很大程度的提高

传统的低真空运行供热技术主要受以下几方面的限制：

1) 低真空运行机组类似于背压式供热机组，其通过的新汽量决定于用户热负荷的大小，所以发电功率受用户热负荷的制约，不能分开独立的进行调节，即其运行是“以热定电”，因此只适用于用户热负荷比较稳定的供热系统； 2）汽轮机背压提高后，会影响汽轮机组的发电效率；

3) 凝汽式汽轮机改造为低真空运行循环水供热时，对小型和少数中型机组在经过严格的变工况运行计算，对排汽缸结构、轴向推力的改变、末级叶轮的改

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昌吉三期330MW空冷型供热机组乏汽余热回收利用项目 （初）可行性研究报告 造等方面做严格校核和一定改动后方可以实行，但对现代大型机组则是不允许的，尤其对于中间再热式大型汽轮机组，凝汽压力过高会使机组的末级出口蒸汽温度过高，且蒸汽的容积流量过小，从而引起机组的强烈振动，危及运行安全。

因此该种方式不适用于XXXXXX热电厂的凝汽余热利用改造项目。 4.1.2 压缩式热泵回收余热

铺设单独的管道，将电厂凝汽余热引至用户，在用户热力站等处设置分布式电动压缩式热泵，这种方式能够收到一定的节能效果，但是管道投资巨大，输送泵耗高，因此无法远距离输送，供热半径仅限制在电厂周边3~5 公里范围以内。 另一种方式就是在电厂处集中设置压缩式热泵，可以是电动的，这种热泵形式造成厂用电耗量大，在能源转换效率上不是最好的方式；也可以是汽轮机直接做功驱动的，但仅当有压力较高的蒸汽时才具有可行性。 4.1.3 集中设置吸收热泵供热方式

将吸收式热泵机组集中设置在电厂内部，系统流程如图2 所示，与常规热电联产集中供热系统相比，仅采用吸收式热泵替代汽水换热器低温加热部分。 2008年赤峰富龙热电厂余热回收项目和2009 年阳泉煤业集团第三热电厂项目即是用这种模式将冷凝热回收技术应用于集中供热。具体方案为：采用吸收式热泵回收汽轮机排汽冷凝热，将一次网热水从60℃加热到90℃，热水90℃到120℃仍然使用汽轮机抽汽来加热；汽轮机排汽向冷却水冷凝放热，冷却水40℃进热泵，30℃出热泵，再进汽轮机凝汽器吸热升温，如此循环，将凝汽器排热输送给热泵；吸收式热泵需要使用部分0.5MPa（表）饱和蒸汽作为驱动热源。

图4.1-2 集中式吸收热泵供热方式系统流程图

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昌吉三期330MW空冷型供热机组乏汽余热回收利用项目 （初）可行性研究报告 这种方式可以回收部分汽轮机乏汽余热，具有一定节能效果，但同时在应用中存在着以下不足：

1）由于受热网回水温度高的限制，为了达到回收余热的目的，需要的热泵容量大，导致电厂热泵设备占地面积大，在多数电厂会缺少场地布置； 2）由于热网回水温度相对较高，一般电厂回收余热要求更高汽轮机抽汽参数和余热参数才能到达一定效果；回收余热的比例较小，节能性受到限制。 4.1.4 “NCB”新型供热机组

徐大懋、何坚忍等专家针对300MW 大型供热机组提出了“NCB”供热汽轮机模式，其特点是在抽凝供热机的基础上，采用两根轴分别带动两台发电机，如图1-4。在非供热期，供热抽汽控制阀6 全关、低压缸调节阀5 全开，汽轮机呈纯凝工况(N)运行，具有纯凝式汽轮机发电效率高的优点；在正常供热期，阀5、阀6 都处于调控状态，汽轮机呈抽汽工况(C)运行，具有抽凝汽轮机优点，不仅对外抽汽供热而且还可以保持高的发电效率；在高峰供热期，阀6全开、阀5全关，汽轮机呈背压工况(B)运行，具有背压供热汽轮机的优点，可做到最大供热能力，低压缸部分处于低速盘车状态，可随时投运。

图4.1-3 “NCB”新型供热机组

但是XXXXXX热电厂如果应用该项技术改造要受两方面的局限：原330MW

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昌吉三期330MW空冷型供热机组乏汽余热回收利用项目 （初）可行性研究报告 的供热机组为单轴汽轮机，如果改造为双轴汽轮机，需要解决排汽缸结构、轴向推力的改变等因素的影响，同时需要完成汽轮机叶轮的改造等工作，改造过程需要停机，改造难度大。

4.2吸收式热泵回收汽轮机排汽冷凝热改造方案 4.2.1 吸收式热泵技术概述

吸收式热泵全称为第一类溴化锂吸收式热泵，它是在高温热源（蒸汽、热水、燃气、燃油、高温烟气等）驱动的条件下，提取低温热源（地热水、冷却循环水、城市废水等）的热能，输出中温的工艺或采暖热水的一种技术。它具有安全、节能、环保效益，符合国家有关能源利用方面的产业政策，是国家重点推广的高新技术之一。

吸收式热泵的能效比COP 值，即获得的工艺或采暖用热媒热量与为了维持机组运行而需加入的高温驱动热源热量的比值，按工况的不同可达1.7~2.4。而常规直接加热方式的热效率一般按90%计算，即COP值为0.9。采用吸收式热泵替代常规直接加热方式在获得工艺或采暖用热媒热量相同的条件下，可节省总燃料消耗量的40%以上，节能效果显著。 4.2.2 蒸汽型吸收式热泵技术介绍

蒸汽型溴化锂吸收式热泵运行原理流程图4.2-1如下：

供热水出驱动热源出

供热水进

控制系统汽浓缩器再热器驱动热源进稀浓辅助设备水加热器汽取热器余热进余热出图4.2-1 吸收式热泵运行原理流程

它是以蒸汽为驱动热源，溴化锂浓溶液为吸收剂，水为蒸发剂，利用水在低

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昌吉三期330MW空冷型供热机组乏汽余热回收利用项目 （初）可行性研究报告 压真空状态下低沸点沸腾的特性，提取低位余热源的热量，通过吸收剂回收热量并转换制取工艺性或采暖用的热水。

热泵机组是由取热器、浓缩器、一次加热器及二次加热器，高低温热交换器所组成的热交换器的组合体，另外包括蒸汽调节系统以及先进的自动控制系统。

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