电厂供热机组运行方式优化思考

李敏 新疆华电喀什热电有限责任公司

电厂供热机组承担着为区域供热的任务，出于对环境保护、节能减排以及电厂经济收益增加的考量，对电厂供热机组运行方式展开优化改造是必然选择，值得重点探究。

一、电厂供热机组的概述

在新疆华电喀什热电厂的实际生产运行中，使用的供热机组为350MW 超临界间冷机组，其主要技术参数如下所示：机组为一次中间再热、单轴、双缸双排汽抽气凝汽式超临界汽轮机；启动方式为中压缸启动，或是高压、中压联合启动；热耗率验收工况功率为350 兆瓦；汽轮机额定功率为350 兆瓦；汽机阀门全开功率为383 兆瓦；最大连续功率为369 兆瓦；额定主蒸汽压力为24.2兆帕；额定主蒸汽温度为566℃；额定再热蒸汽进口温度为566℃；主蒸汽额定进气量为每小时1010 吨；主蒸汽最大进气量为每消失1125 吨；额定抽汽压力为0.4 兆帕；最大抽汽量为每小时580 吨；额定排气压力为4.9 兆帕；设计冷却水温度为20℃；额定给水温度为280.7℃；额定转速为每分钟3000 转；汽轮机总效率（热耗率验收工况）为89.82%；热耗率验收工况热耗为每千瓦时7665.6 焦耳。

二、电厂供热机组运行方式优化改造的总体思路分析

大型机组高背压循环水供热技术是最近几年开始流行推广的机组供热改造技术，使用该技术可以充分回收利用机组冷源损失。对于超临界间冷机组高背压循环水供热早在线切换技术而言，其关键内容如下所示：基于间接空冷超临界供热机组既有的技术特征，提出了汽轮机本体不改造且基于在线切换的高背压循环水直接供热技术，研发了双温区凝汽器换热、低压缸末级叶片颤振的实时监控、机组背压控制、空冷岛防冻、应急冷却、热电联产运行优化等系统，实现了超临界间冷机组不停机情况下纯凝发电、抽汽供热、背压供热等多种运行工况的在线切换、厂内双机背压供热互换，解决了高背压工况下汽轮机末级叶片的保护及停热不停机等问题，提升了大型高背压循环水供热机组的安全性及调峰灵活性。

我公司针对间接空冷式供热机组的特点，充分利用间接空冷机组自身的优势，实现机组在纯凝发电、抽凝供热、背压供热等多种运行模式下的在线切换，及实现停热不停机，双机背压供热在线切换、背压供热兼具电网调峰的功能制定双温区凝汽器供热技术方案。具体来说：凝汽器采用两路独立冷却水源，各半侧运行，两个温区换热。即凝汽器半侧通过热网循环水，实现对外供热，半侧通过空冷岛冷却循环水，做为备用冷却系统。热网回水先进入凝汽器半侧进行一次加热，一般由50℃加热到68℃，经过热网循环泵进入热网加热器进行二次加热，一般热网的需求加热至90-95 左右℃，当邻机抽汽不够且本机排气量大于设计流量时可以增加本机抽汽。当热网回水流量为每小时14500 吨、温度50℃时，在凝汽器内排汽热量可以全部吸收，且背压不超限，排气损失可以接近零，应急冷却系统循环水量可以减到每小时0 吨。

在本次电厂供热机组运行方式优化改造实践中，除了引入超临界间冷机组高背压循环水供热早在线切换技术之外，还纳入了双温区凝汽器供热技术，该技术的优点主要集中在以下两点：（1）当凝汽器排汽流量大于设计流量背压大于允许背压时，自动增加冷却循环水量，保持机组背压不超限，有效避免机组进入颤振区。（2）热网系统出现失压情况或热网水中断情况，应急冷却系统自动增加循环水量并投入备用循环水泵，保证机组背压不超限，从而实现热网停热机组不停机功能。

三、电厂供热机组运行方式优化改造方案的具体设计与实施成效

（一）电厂供热机组运行方式的优化改造

1.高背压供热的优化改造

第一，凝汽器双温区的优化。间接空冷机组抽凝工况条件下，凝汽器应用循环冷却水低压缸完成排汽，并在间冷塔的支持下对循环水实施冷却处理；高背压供热工况下，凝汽器以双温区运行模式的展开生产实践。此时，凝汽器内包含着两路相互独立的冷却水源，分别承担起半侧换热的任务。其中，凝汽器的半侧接入热网循环水，在热网循环水、低压缸排气的支持下，完成换热，并对低压缸排气实施冷却处理，促使热网循环的一级加热成为现实，而对于热网循环水而言，其在热网加热器二级加热后可以完成对外供热。凝汽器的另一半侧接入冷却循环水，承担着备用冷却、空冷塔防冻循环水的任务。

第二，空冷塔循环水系统的优化。出于对维持的循环水系统供水能力以及供热机组整体运行安全平稳程度的考量，主要落实对空冷塔循环水系统的优化。实践中，在机组内加设公用的小流量变频循环水泵，此时，在高背压供热工况下，依托该小流量变频循环水泵的运行支持，可以结合机组负荷、热网循环水量实现对水泵流量的合理控制；结合新循环水管道的加设，促使并小流量变频循环水泵与原机组的主循环水管道实施连接。将电动蝶阀新增值凝汽器进/出口与热网水连接口区域，即可参考不同工况现实需求的差异性，对热网水、循环水实施自动化切换。

第三，凝结水系统的优化。在供暖期内，当机组运行工况为高背压供热时，热井出口位置的凝结水实际温度始终大于凝结水精处理正常温度。在改造前，凝结水精处理装置的主要材料为普通树脂，因此凝结水温度表现出较高水平的条件下，难以确保凝结水精处理装置长时间维持在安全稳定运行的状态下。基于这样能的情况，在本次优化改造过程中实施了换热器系统的增设，在热网循环回水的支持下完成对凝结水的冷却处理，促使凝结水的最高温度稳定为65℃（实际温度始终不超过该最高温度），以此实现对凝结水精处理过程中实际工艺需求的满足，并在凝结水降温冷却的同时对系统放热量进行吸收，换言之，对空冷塔防冻热量落实回收利用，避免出现更高的热量损失，进一步实现热量能源的高效利用。

2.供热初、末期的供热机组运行改造

在供热初末期，切实依照能耗指标排序，以此确定出优先启动接带热网机组。以供热经济性增强的角度为入手点，对小供热机组、热水锅炉与大机组进行对比，能够了解到，小供热机组、热水锅炉的供热经济性偏低，在供热时间持续增加、接带供热面积不断提升的条件下，所产生的消耗指标也随之提升。当供热处于初期阶段时，供热参数呈现出较低水平，需要对机组能耗指标展开排序，对消耗指标相对较低的机组实施优先性启动，同时提供最大供热能力，除了接带自身设计负荷之外，还需要另外接带其他热源负荷[1]。针对能耗指标维持在较高水平的机组与热水锅炉，控制热源停运。在室外环境温度持续下降的条件下，依托能耗指标排序，对其他机组运行台数进行逐步增加，实现补充供热。相对应的，在转入供热末期后，要求根据能源消耗指标排序，对供热机组实施逐步停运处理，满足供热需求的同时，降低能源消耗以及厂用电率。

3.厂内供热方式优化和余热利用

可以将原有的蒸汽供热系统升级改造为热水循环系统，避免产生较高的汽水与热量损失；可以将烟冷器加设于锅炉尾部烟道区域，对锅炉排烟余热进行充分利用，加热厂内供热循环水[2]；可以对低压省煤器与热网系统进行合并改造，在非供热期实施加热凝结水，并在供热期作为热网加热器使用，以此促使低压省煤器系统的经济性增强；对厂内各种低温低压汽水余热实施最大化的回收利用，对供热管道的疏水热量展开切实利用，以此实施对外供生活热水，达到促进能源梯级利用程度和经济效益逐步提升的目标。

4.降低热网回水温度

出于对提升供热温差与供热效率的考量，对热网回水温度进行适当降低，促使“大流量小温差”的热网运行方式做出改变的方法极为有效。同时，依托降低热网回水温度的落实，还能够达到减小热网循环水量的效果，在提升低真空供热或热泵供热机组的经济性方面，也发挥出较为理想的作用。实践中，通过改造、调整各换热站板式加热器增加面积，可以实现回水温度的下降（温度下降量可以达到5-10℃），并收获更为理想的供热改造效益。

5.合理使用尖峰加热器

在供热初期以及末期背景下，低真空供热机组的循环水流量维持在较低水平。此时，想要实现低真空供热，就必须要提前启动机组，或是对机组实际运行时间进行适当延长。同时，在上述过程中，机组的接带电负荷偏低，因此机组整体的运行经济性并不理想。基于这样的情况，可以积极选用尖峰加热器完成供热。当室外环境温度处于较低水平（气候寒冷）时，应当对机组的抽汽能力展开最大程度的利用，或是应用其他机组的抽汽加热尖峰加热器，规避使用主蒸汽减温减压直供尖峰加热器[3]。

6.其他

第一，配合热源优化运行，提升热网系统切换的灵活性。依托对管网进行优化改造，促使多个热源之间的联系性提升，以此使得热源与热网之间的互补成为现实。实践中，参考不同供热时期条件下热消耗系数的差异性，推动热源与热网之间实现更具灵活性的互换，以此达到提升高效热源实际供热量的效果，强化热网整体运行的经济性。

第二，充分利用热网加热器疏水。对热网加热器及时引入防漏及水质处理初始，以此促使热网加热器疏水能够切实返回至除氧器或者是温度相当的加热器，而不会直接流入凝汽器[4]。另外，也可以应用在热网加热器疏水加设后置加热器的方式，对疏水热量实施充分利用。

第三，供热机组主要辅机的优化改造。对供热机组的主要辅机驱动方式实施优化调整，将原有的电驱动升级改造为蒸汽驱动。此时，涉及的优化改造范围为给水泵、送引风机、磨煤机、循环水泵等一系列在实际运行中耗电量相对较大的辅机。同时，也可以使用对仍循环泵等辅机进行变频改造的方式，促使厂用电率呈现出明显下降的趋势。

（二）电厂供热机组运行方式优化改造的成效

依托上述优化改造方案实施试验运行，对比原有条件下供热机组的运行情况，得到结果如下：在完成上述改造后，供热机组实际运行中的能源消耗量明显下降，收获更为理想的节能效果，达到预期；改造后，折算总热量平均为513.16 兆瓦，相比未优化改造前增加了189.32 兆瓦的供热量，增加可供热面积378.58 万平方米，超出预期目标；经过折算得出，相比未优化改造前，改造后的供热机组在整个供热期可节约标准煤55882.09 吨，经济效益得到明显增大。

四、总结

综上所述，为了在保证供热效果的同时进一步降低能源消耗量，对供热机组运行展开优化改造是必然选择。实践中，通过高背压供热的优化改造，结合供热初末期的供热机组运行改造、厂内供热方式优化和余热利用、降低热网回水温度、合理使用尖峰加热器、供热机组主要辅机的优化改造等措施的落实，实现了供热机组实际运行中的能源消耗量明显下降，经济效益增加，整体改造成效达到预期。