高温高压机组高背压供热的效益分析

范增社，屠 珊，杜 洋，唐玉麟，杜海滨

(1.陕西电力设计院，陕西 西安 710054；2.西安交通大学，陕西 西安 710049)

凝汽式高温高压机组的效率30%～40%，占机组总损失60%的热量以冷源损失被白白浪费。为减少这一损失，汽轮机的发展经历了回热抽汽、背压式、高背压供热、热泵技术四个阶段。高背压供热是通过提高汽轮机的排汽压力，从而提高排汽温度，最终提高循环水的出水温度实现向热用户供热，提高机组的经济效益。此外，采用高背压供热替代供暖小锅炉，可减少大气污染，具有一定的节能和环保意义。

高背压使得机组长期处于变工况运行，会对其功率、效率和推力产生影响。当背压不高于47kPa，对应的排汽温度不大于80℃时，高背压运行的轴向推力可以满足汽轮机的要求。

1 供热方案

高背压循环水供热系统见图1。

图1 循环水供热系统

通常建筑物的采暖热媒按供/回水温度95℃/70℃设计。高背压供热的运行方式根据热负荷曲线特性，采用调质方式满足不同阶段的用热需求。在供暖初期及末期，热源采用循环水向热用户直接供热，供/回水温度65℃/55℃，不能满足时投入尖峰加热器加热循环水向热用户供热，供/回水温度80℃/55℃。

2 50MW机组各工况热力计算

2.1 额定工况

额定工况采用回热系统热平衡法。当冷却水温为20℃时，背压值0.0046MPa，经计算的热力特性数据详见表1。

表1 热力特性数据

续表1

2.2 变工况

变工况采用简便的近似热力计算法。当背压升高到0.032MPa时，经计算的热力特性数据详见表1。

当背压从0.0046MPa升高到0.047MPa时，根据计算结果绘制的背压－流量、背压－热耗率和背压－煤耗率等曲线，见图2～图4。

图2 背压－流量曲线

由图2可以得出，当背压值升高时机组的给水量和排汽量也随之升高，假定排汽温度保持不变的话，通过凝汽器进入热网的热量增加。也就是说，提高机组背压，供热能力增大。

图3 背压－热耗率曲线

图4 背压－煤耗率曲线

由图3和图4图可以得出，当背压值升高时机组的热耗和煤耗也都随之升高。也就是说，在电功率不变的情况下，提高机组背压，机组的热效率降低。

3 50MW机组高背压供热的经济性和环保性分析

3.1 经济性分析

对于N50－8.82/535机组，结合某高背压供热工程，涉及到工艺系统设备购置费、安装费和土建费(包括厂内管网敷设)等，初投资组成详见表2。

表2 投资组成 (单位：万元)

以西安为例，采暖期120天。高背压供热改造后，年供热量846720GJ，新增供热面积1.82×106m2，热价按25元/m2，年收入4550万元；电价按0.35元/kWh，年多耗电费60万元；水价按2.5元/t，年节约水费80万元。在机组发电量不变的情况下，年多耗标煤9874t，含税标煤价按800元/t，年净利润为3780万元。

投资回收期约1.5年。

3.2 环保性分析

高背压运行与锅炉效率75%的供暖小锅炉相比较，在相同供热量的前提下，可减少标耗煤30877t，二氧化碳排放13585t，二氧化硫排放618t，烟尘排放463t，灰渣8028t。

4 结论

通过以上分析，N50－8.82/535机组高背压供热方案后，可得出如下结论：

(1)当机组背压从0.0046MP增大到0.047MPa时，给水量、排汽量以及热耗率和煤耗率值都之增大。

(2) 取背压值为0.032MPa，循环水进/出口水温为55℃和65℃，年供热量846720GJ，新增供热面积1.82×106m2。

(3) 高背压供热改造初投资5604万元，年净利润3780万元，投资回收期约1.5年，经济效益明显。

(4)与相同供热量的供暖小锅炉相比较，高背压供热可减少标煤耗30877t，减少二氧化碳、二氧化硫、烟尘和灰渣的排放量分别为：13585t、618t、463t和8028t，环保效益显著。

[1]宋举星，等．凝汽式汽轮机低真空循环水在供暖中的应用与探讨[J]．山东电力技术，2005，(3)．

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