[發明專利]低壓缸零出力深度回收熱電廠余熱的聯合供熱系統

在審

• 申請號: 201810586861.0
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN108644862A
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 麥東道;陳冬陽;王明明;李本強;賈會超;陳凱
• 申請（專利權）人: 中國建筑標準設計研究院有限公司
• 主分類號: F24D3/10
• 分類號: F24D3/10;F24D3/18;F24D11/02;F01K17/02
• 代理公司: 北京中建聯合知識產權代理事務所(普通合伙) 11004
• 代理人: 周娓娓

本發明公開了低壓缸零出力深度回收熱電廠余熱的聯合供熱系統，一次熱網回水管道通過管路與吸收式熱泵蒸發器的進口連接，驅動熱源是汽輪機抽汽，低位熱源是一次熱網回水；一次熱網回水在1#機高背壓凝汽器內一級加熱；吸收式余熱回收機組為一次熱網回水二級加熱；在吸收式熱泵吸收器和吸收式熱泵冷凝器中三級加熱；在尖峰加熱器中四級加熱；尖峰加熱器的出口接入一次熱網供水管道。本發明梯級利用低壓缸零出力改造后的抽汽，能源利用效率大大提高。高背壓機組、低壓缸零出力機組同時運行情況下，沒有冷源損失并且可以有效回收鍋爐煙氣余熱和輔機冷卻水余熱，最大限度回收電廠內余熱，并增大對外供熱能力，充分發揮高背壓機組供熱成本低的優勢。

技術領域

本發明涉及熱電聯產余熱回收領域，特別是低壓缸零出力深度回收熱電廠余熱的聯合供熱系統。

背景技術

2016年，我國北方地區城鎮采暖面積達141億㎡，其中城鎮集中供熱面積超過70億㎡。采暖用能超過1.8億噸標準煤（燃煤約占90%），不僅消耗了大量能源，還帶來了嚴重的環境問題，采暖季的燃煤廢氣排放是我國北方地區冬季霧霾天氣災害的主要成因之一。

目前北方地區一次熱網循環水回水溫度大多在50～60℃左右。傳統的汽輪發電機組采用高背壓供熱技術，根據實際機組所能達到的背壓不同，通常只能將熱網循環水供水溫度加熱至70℃～80℃左右。對同一機組，當高背壓凝汽器出口上限溫度一定的前提下，應盡可能降低一次熱網回水回水溫度，以最大程度的利用低壓缸排汽熱量，提高熱能的利用率，否則不僅低壓缸排汽熱量不能得到高效率的利用，還會造成低壓缸排汽溫度超溫，對汽輪機的安全可靠運行帶來較大影響。

在目前熱源和熱網大多由不同主體經營情況下，熱力公司缺乏降低回水溫度的動力。目前，沒有任何一個系統能夠把回水溫度降到40℃以下，多個熱電聯產余熱供熱節能改造項目不能達到預期效果，導致投資回收期大大延長。降低回水溫度只能依靠熱力公司的努力，需要投入設備和人力且降溫技術成本高，因此很多項目依舊維持高回水溫度運行。

燃煤火力發電現在及未來的相當長的一段時間內都將是我國能源系統的重要組成部分。但隨著全社會用電需求增速放緩以及可再生能源的大規模發展，火電利用小時數將會逐年下降，為此提升火電機組運行靈活性，大規模參與電網深度調峰將是大勢所趨。

在我國“三北”地區，熱電聯產機組比重大，水電、純凝機組等可調峰電源稀缺，調峰困難已經成為電網運行中最為突出的問題。傳統燃煤熱電機組按“以熱定電”方式運行，調峰能力僅為10％左右，參與調峰能力不足，影響風電等新能源的消納。上述情況導致了電網調峰困難，使得電網低谷電力平衡異常困難，增加了電網安全運行風險；電網消納風電等新能源的能力嚴重不足，棄風問題十分突出，不利于地區節能減排和能源結構轉型升級；電網調峰與火電機組供熱之間矛盾突出，影響居民冬季供暖安全，存在引發民生問題的風險，因此熱電機組實現熱力生產與電力生產的解耦勢在必行。

當前，為避免汽輪機低壓缸長葉片在小容積流量條件下產生鼓風、顫振等危及汽輪機安全運行的問題，往往要求汽輪機運行時，低壓缸排汽流量不小于其流量限值(一般約為額定工況主蒸汽流量的10％～30％左右)。對于供熱機組，受低壓缸蒸汽流量限值的影響，汽輪機供熱抽汽能力受到限制。

最近幾年出現了一種汽輪機組低壓缸零出力的技術，在中低壓缸連接管設置供熱抽汽管路，汽輪機運行時切除低壓缸進汽，只通入少量的冷卻蒸汽，實現汽輪機切除低壓缸進汽運行，電力生產與熱力生產解耦運行，并且能夠顯著提升熱電機組的供熱調峰能力。

在上述熱電聯產機組分別進行了高背壓供熱改造和低壓缸零出力供熱改造后，熱電廠內尚有鍋爐的煙氣余熱和輔機循環水余熱可以利用，占比電廠供熱能力在10%以上。但是煙氣余熱或輔機循環水余熱經熱泵提溫后的品位與高背壓凝汽器出口溫度品位相當，需要對系統流程進行一個好的設計，方可最大化回收余熱。