浅谈火电厂供热改造技术

浅谈火电厂供热改造技术摘要：火力发电向来是我国电能来源的主要渠道，在国家“双碳”目标下，火电厂迫切需要向热电联产的方向转型，火电机组供热改造则成为满足热电联产转型需要的重要举措。在热电联产供热改造技术实际应用过程中，还需要结合能源使用需求推动我国清洁供热、零碳城市发展。基于此，本文简要概述了火电厂供热改造的起因，研究了具体的火电厂供热改造技术，旨在为火电机组的供热改造提供理论方面的参考，使得火电厂在供热改造工作中获得可观的环保效益和经济收益。关键词：火电厂；供热；改造技术引言火力发电需要以大量煤炭燃料为支撑，但煤炭资源属于不可再生资源，现阶段我国正面临着严峻的能源危机和环境污染问题，社会各界对电能的需求又与日俱增。基于以上原因，火电厂需要从资源、环境、产能三个方面出发，结合自身实际情况选择适合的供热改造技术，以达到节能减排、清洁供热、提高效益的目的。1火电厂供热改造的起因1.1资源方面我国现有的煤炭资源处于急剧短缺的状态，而火力发电普遍以煤炭为主要燃料，随着社会对电能的需求与日俱增，煤炭资源也将会被大量耗用，使得我们面临更严重的资源危机。针对于此，在当前发展阶段必须采取有效措施提高煤炭资源的利用率。火电厂在供热改造过程中可以将热能用于其他方面，从而起到提高煤炭资源利用率的目的，最大限度地降低能源损耗。此外，在煤炭价格不断提高的背景下，火电厂还需要考虑盈利方面的问题，只有对火电厂供热机组进行优化改造，才能充分利用火电机组产出的热能，并为火电厂创造可观的经济效益，同时有效促进火电厂实现可持续发展。1.2环境方面在我国社会经济高速发展的新形势背景下，为满足火力发电的现实需要，势必需要在自然界中大量开采煤炭资源，但这也使得周边生态环境遭到了一定的破坏。与此同时，社会公众在日常生产生活中同样需要大量的热能支撑，如北方冬季气候寒冷，在恶劣的天气状态下必须通过燃煤持续供热或燃烧天然气供热，但在煤炭燃烧过程中很可能产生大量有害气体、二氧化碳等，使得自然环境面临严重的污染问题。因此在当前发展形势下，必须将节能减排政策落到实处，推动火电厂供热改造也是顺应新时代发展趋势的必然选择。1.3产能方面近年来我国已针对节能减排、生态环境保护、资源利用率的提高等工作的落实颁布了系列落后产能淘汰政策，其中煤炭产业为该政策实施的重点对象。近年来我国已针对火电厂的运行作出了明确要求，如火电机组经过供热改造后必须将平均耗煤控制在300克/千瓦时以内，且改造后的污染物排放量必须符合相关要求和标准，同时及时淘汰产能低于30万千瓦的纯凝火电机组。这一政策的落实对产能较低的大中型火电厂构成了严重的危机与挑战，火电厂若想在激烈的市场竞争中得以生存和发展，就必须通过供热改造提高产能、满足社会发展需要。2火电厂供热改造技术2.1打孔抽汽供热改造技术打孔抽汽供热技术是将抽汽孔设置在纯凝火电机组的中、低压缸连通管处，利用打孔外接蒸汽管道抽出高温蒸汽，为居民供暖或工业供汽。该技术可将纯凝火电机组转化为热电联产机组，在减少火电厂煤耗的同时还能整体提高火电厂经济效益，体现出了良好的经济环保效益。该技术的蒸汽品质和数量主要与火电机组的大小、发电负荷有关。其中600MW以上的火电机组普遍有着较高的改造难度，因其抽汽压力达到了0.8MPa以上，这个参数的蒸汽在居民供暖这类低品位热负荷方面，会产生大量不必要的能源浪费，而对于这种机组，可以尝试安装后置式汽轮机来提高能源利用率。因此，打孔抽汽供热改造技术对300MW和600MW火电机组有着较高的适用性，在1000MW火电机组抽汽供热的应用上相对较少。在长输管网、大温差供热技术不断发展与普及的背景下，火电机组的供热半径逐渐扩大到了50km左右，而原本不属于供热半径范围内的纯凝机组也可以向城市供热，极大地推动了打孔抽汽供热技术的发展与普及。2.2高背压供热改造技术高背压供热技术可以有效提高汽轮机排汽压力，使得凝汽器的真空度得以显著下降，同时保证冷却水温的适宜度，利用热网水冷却，以此达到加热热网水的目的。该技术可以通过凝汽式机组排汽的汽化潜热功能对热网水进行加热，使得冷源损失控制为零，从而大幅度提升火电机组的循环热效率。与此同时，高背压供热改造技术还可以在控制火电机组发电容量的基础上，使得供热抽汽量得以显著增加，进一步扩大供热面积。该技术最显著的优点在于工期短、经济效益高，但该技术与热网串联运行时具有一定的难度，特别是在供暖期和非供暖期还需要更换两次低压转子，以免纯凝期运行的经济效益过低。目前我国高背压供热改造技术愈发趋于完善和成熟，越来越多火电厂尝试引进了高背压供热改造技术，在节能减排、环境保护等方面取得了一定的成效。在现代经济水平不断提高的背景下，高背压改造技术逐渐适用于135MW、200MW、300MW等类型的汽轮机型号，但在600MW的汽轮机中应用的较少。2.3光轴供热改造技术光轴供热改造技术即是在采暖期将低压缸转子转换为无叶片光轴，光轴连接发电机、中低压缸转子来传递扭矩，中压缸排汽直接引入新增的热网加热器中进行换热；在非采暖季再将光轴换成原有的低压缸转子，恢复纯凝机组的运行。光轴供热改造技术与传统高背压技术相比具有明显优势，尤其体现在改造工作量小、经济成本低等方面，但该技术的适用条件较为苛刻，只有在充足的供热面积下才能使用该技术，并且其对火电机组的发电量也有着较大的影响。该技术主要适用于135MW、150MW、200MW等机组改造。例如，某火电厂在200MW的机组中应用光轴改造技术后，其发电量损失主要控制在31.9MW左右，而标煤量总共可节省2.3万吨左右。结合当前现有的火电调峰形式，该技术在调峰收益和初投资等方面均体现出了良好的经济适用性。2.4热泵供热改造技术在供热形势、电厂节能形势不断变化的前提下，热泵供热技术逐渐成为火电厂最重要的节能技术之一，且该新能源技术在世界范围内也有着广阔的应用前景。将热泵供热技术应用到火电厂，可以有效回收汽轮机冷端损失，通过再次利用无法直接使用的热量来提高品质，在降低原有抽汽使用量的同时加大供热能力，从而整体提高火电厂能源的综合利用率，进一步减少火电厂煤耗、提高经济效益。热泵供热改造技术主要包括吸收式和压缩式两种，其中吸收式热泵技术目前已得到了广泛应用，而压缩式热泵又可根据驱动能源形式进一步分为电压缩式热泵和透平压缩式热泵两种。结语在我国经济高速发展、节能减排需求不断增长的前提下，火电机组可供使用的时长正不断下降，某些地区甚至还存在严重的发电与供热供需矛盾，而纯凝火电机组在供热期间的发电空间也随之不断下降，这也使得越来越多火电厂加入到了供热改造行列。在保证燃煤排放量的基础上对火电机组进行供热改造，采用抽汽或回收余热等改造手段提高能源利用率也成为火电厂实现节能增效的必然选择。在此过程中火电厂还需要结合实际情况选择适合的供热改造技术，切实推动火电厂实现长远发展、提高当地环保社会效益。参考文献[1]寇相斌,杨涌文,李琦芬.火电厂耦合吸收式热泵的供热系统优化[J].汽轮机技术,2020,62(04):295-299.[2]赵耀华,周托,黄智,王琼.火电厂采用大型压缩式空气源热泵的供热系统研究[J].节能,2020,39(12):49-53.[3]韩国强,韩子赫.