廊坊热电厂新型凝汽器余热回用热经济性分析

时间：2022-09-20 22:06:39

关键字：供热新型凝汽器热经济性

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[导读]摘要:低品位能量浪费现象较为常见,而通过一定的技术对余热废热资源加以合理利用,既可实现节能降耗,又能减少对环境的热和排放污染。现以廊坊热电厂350Mw供热机组基于新型余热回收型凝汽器而最大限度地回收利用余热为例进行了热经济性分析。通过对热泵选型及余热回用系统的确定,根据等效烩降理论进行了热经济性计算,并比较了两种供热系统(热网加热器、热泵＋热网加热器)的热经济性及供热能力。结果表明:热泵＋热网加热器方案不仅节能,而且还环保,减少了Co2、so2的排放量,为有供暖任务电厂的余热回收提供了一定的参考。

引言

降低或消除电厂低品位冷凝热的排放,提高发电企业能源利用率是火力发电技术一直以来追求的目标。热泵技术的日趋成熟和快速发展,已经使回收利用低品位冷凝热的工程设想转化为了现实。

余热大致分为六大类:高温烟气余热、主高温产品和废渣余热、可燃废气废液废料余热、废汽废水余热、化学反应余热及冷却介质余热。而电厂存在大量余热,如烟气和冷源余热等。排烟热损失是锅炉各项热损失中最大的一项,约占锅炉热损失的70%~80%。受热面的污染程度会随着锅炉运行时间的增加而加剧,排烟温度一般会比设计温度还要高20~30C。对于低温省煤器,国内已有类似设备成功应用的经验,如龙口电厂、威海电厂等,而国外利用低温省煤器加热热网回水,已经达到了很好的效果。

国电廊坊热电厂采用两台350Mw机组进行供热。随着该地区冬季供热面积的增加,原供热系统已经不能满足要求。因此,通过开发适用于湿冷机组的新型余热回收型凝汽器,利用冷源余热并采用热泵技术,提高余热温度达到供热要求,减少了高品位蒸汽的利用,增加了低品位能量的使用,提高了电厂的热经济性,减少了对环境的污染。廊坊热电厂基于新型余热回收型凝汽器及热泵等构成了供热系统,本文将对电厂的热经济性进行分析,希望能为同类电厂提供参考。

1余热回收型凝汽器的构成

余热回用型凝汽器为单壳体、单背压、表面式、双流程、横向布置,如图1所示。

凝汽器主要由接颈、壳体、水室、背包式疏水扩容器等部分构成,底部固定支撑,接颈与汽轮机低压缸排汽口连接方式为柔性连接。

余热回收型凝汽器总体尺寸约为16.4m×10.1m×12.9m。管束分为主凝结管束区和余热回收管束区两部分。主凝结管束区由四组小管束组成,余热回收管束区由四组扁长形管束组成,管束以凝汽器中心线为轴对称布置。图1仅表示了凝汽器半侧管束。

主管束区和余热回收管束区分别设置独立的冷却水循环系统。主管束区冷却水由进出口水室的下侧进入凝汽器,上部流出。余热回收管束区设置单独的冷却水系统,以实现余热回收区的单独控制。

主管束区水室分四只进出口水室和四只返回水室,主管束区水室冷却水进出口口径为小1420×14。余热回收水室由两只进出口水室和两只后水室组成,余热回收水室冷却水进出口口径为小820×14。

2热泵选型及参数

廊坊电厂供热机组为C350-24.2/0.4/566/566型抽凝机组。额定采暖工况下汽轮机供热抽汽烩值hcq=2954.28kJ/kg,汽轮机排汽烩值hn=2483.88kJ/kg,供热抽汽在发生器放出热量凝结成80℃左右的饱和水(hbs=334.95kJ/kg),机电效率7jd取0.99,则单位供热蒸汽做功量为:w=(hcq-hn)x7jd=465.70kw/kg。单位供热蒸汽在发生器中的放热量为:g=hcq-hbs=2619.33kw/kg。则电能转换系数1=w/g=0.178。

根据热泵厂家提供参数,压缩式热泵制热性能系数CoPy取4.6,吸收式热泵制热性能系数CoPx为1.653。根据计算得:入=(CoPx-1)/(CoPy-1)=0.1814。因为1<入,故对于该工程项

目采用吸收式热泵的热经济性要高于压缩式热泵。故选吸收式热泵为供热热泵。

采用8台单机制热量为25.4Mw(回水温度55℃)的溴化锂吸收式热泵。单台溴化锂吸收式热泵机组额定设计工况技术参数如表1所示。

配置8台热泵,热网回水为55℃时,2×350Mw机组总回收余热量为80.1Mw。

3余热回用系统

基于新型凝汽器的余热回用系统如图2所示,热网首站采用热泵＋热网加热器两级加热模式。热泵系统以机组0.4MPa、245℃供热抽汽为驱动汽源,提取冷源余热。2×85t/h供热抽汽经减温后进入热泵,凝结成水,温度80℃。通过闭式凝结水箱回收后,由热泵站内凝结水泵送至热网疏水管道:11500t/h热网回水首先进入热泵一级加热,水温由55℃加热到70.18℃,再经热网换热器二次加热后对外供热。

图2余热回用新型凝汽器供热系统

13280t/h冷源余热进入热泵,提取余热后,热泵循环工质从30℃降为24.8℃,进入凝汽器吸热升温后再进入热泵,完成一次热泵一凝汽器一热泵的闭式循环。

4冷源余热回用经济性分析

廊坊市区集中供热面积:2013年为1954.52万m2(978Mw)、2015年为2244.03万m2,预计2020年为2478万m2。拟建设两台35万kw供热机组为市区采暖供热主热源(供热能力约为660Mw),保留现有8座锅炉房作调峰热源(309.2Mw)。城市综合采暖热指标暂按45w/m2(含5%管网损失),供暖室外设计温度1w=-9℃,室内计算温度1n=18℃。在某一室内温度下,供热建筑面积不变,采暖热指标是随着室外环境温度的变化而变化的。

4.1年采暖热负荷

廊坊市供暖室外设计温度1w=-9℃,室内计算温度1n=18℃。在某一室内温度下,供热建筑面积不变,采暖热指标是随着室外环境温度的变化而变化的。某一室外温度下的供暖热负荷,其大小为:

式中,Q'为在室外温度1w'下供暖热负荷(Mw):Qmax为热网最大热负荷(Mw):1w为供暖室外温度(℃):1w'为某一室外温度(℃):1n为室内温度(℃)。

2016、2018及2020全年采暖总热负荷与环境温度统计结果如图3所示。

图3中全年采暖总热负荷除与环境温度有关外,还与室外温度延续小时数及小时热负荷有关。

4.2抽汽参数

供热抽汽参数为0.4MPa/245℃,额定抽汽流量为2×550t/h。根据北方供热电厂调研结果,35万kw机组稳定运行抽汽流量一般维持在2×450t/h。本着从实际出发的原则,抽汽流量按2×450t/h进行分析。其他设计条件如表2所示。

4.3供热参数

供回水温度:120/55℃:热网循环水量:10585t/h:国电廊坊热电厂出口工作压力(围墙外1m):1.35MPa<1.6MPa:国电廊坊热电厂首站回水压力:0.30MPa:供回水压差:1.1MPa:考虑换热首站换热器阻力及内部管网、厂区管网及计量装置阻力损失0.25MPa,电厂热网循环水泵的扬程为1.35MPa。

4.4热经济性分析

设锅炉效率:93%;管道效率:98%;热网效率:98%;供热厂用电:5kw·h/GJ;发电煤:315g/kw·h;标准煤co2、so2排放量分别为2.95t、0.026t。

热网加热器和热泵联合运行时,比较热网回水温度分别为55℃和50℃供热运行参数及计算结果,如表3所示。