[发明专利]火电厂热电联产供暖的新方案

说明书

本发明涉及一种火电厂汽轮机组热电联产供暖的新方案。

目前的现有技术中，火电厂汽轮机热电联产供暖所提供的热能品位不能太低，否则不能满足用户的采暖要求。对近距离的采暖热用户供热品位一般为90℃～95℃以上，随着采暖热用户与联产电厂间距离的加长和用户规模的扩大，供热品位有明显的提高趋势，达到130℃～150℃，甚至已在考虑180℃～250℃等级的品位(见<热电联产>，武学素著，西交大出版社1988年版，p.19～20和p.250表.10-1)。供热品位的提高会带来一系列的问题，比如它使供热煤耗和供热成本提高；使单位长度热网投资加大；使单位长度热网散热损失加大，使联产机组因供热的欠发电量加大等等。

与现有技术相反，本发明面对任何供暖距离和供暖规模均不是提高而是降低供热的品位。为了以下的叙述方便，我们把65℃以上的温度水平定义为“传统品位”，60℃～50℃的温度水平定义为“低品位”；35℃～25℃的温度水平定义为“超低品位”。本发明把热电联产系统中低品位热能和超低品位热能充分利用起来，其目的是通过降低供热品位显著地降低供热煤耗和供热成本，消除由于供热品位的提高带来的一系列问题，并采取新的技术措施确保满足用户的采暖需要。

本发明所采取的技术方案，一是不论联产系统中的汽轮机组是中间再热式的还是非中间再热式的，其凝汽器出口的循环水在各种工况下都不超过低品位的水平，并使此循环水兼作联产系统的热网水；二是引入高效散热器和热泵技术使之与联产供热系统有机地结合在一起。本发明中有五个环节，其中凝汽器加热环节和热网水调温环节是必不可少的基础性环节，另外还有三种热能利用环节。第一种是把低品位的循环水通过常规加热设备加热到传统品位并在热网内的常规散热器中供暖降温成为低品位循环水，称为传统品位热能利用环节；第二种是把低品位循环水在热网内的高效散热器中供暖降温成为超低品位循环水，称为低品位热能利用环节；第三种是把超低品位的循环水作为热网内热泵的低温热源，通过热泵向用户供暖并把循环水温降至25℃以下，称为超低品位热能利用环节。上述三种热能利用环节与基础性环节的结合有不同的方式：低品位热能利用环节和超低品位热能利用环节可分别单独地结合，也可串联后结合，也可单独地或共同地与传统品位热能利用环节串联后结合。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果有以下几点：1.使用同一热电联产机组可比现有技术提高供暖热量50％以上；2.可使供热煤耗和供热成本比现有技术降低30％以上；3.扩大供暖范围的主要措施是在联产系统中采用200MW及以上的大中型汽轮机组，而这种机组都是具有中间再热的按现有技术，循环水热能只能在非中间再热式汽轮机组构成的热电联产系统中加以利用，如在具有中间再热式汽轮机组的热电联产系统中加以利用会使机组的末级出口蒸汽温度过高，且蒸汽的容积流量过小，从而引起机组的强烈振动，危及运行安全。本发明用于具有中间再热式机组的联产系统中不会出现安全问题，从而消除了热电联产供暖规模的限制；4.单独使用本发明的低品位热能利用环节与基础性环节的结合可使联产机组因供热所欠发的电量从现有技术的大于40kWh/GJ降至小于20kWh/GJ，而单独使用超低品位热能利用环节与基础性环节的结合，其欠发电量基本为零，后一结合使联产机组解脱了供热对发电的牵制作用；5超低品位热能利用环节使热网的散热损失几乎为零，从而为热电联产系统远距离和超远距离的供暖开辟了前景。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图中1.汽轮机 2.凝汽器I 3.凝汽器II 4.热网水常规加热设备 5.常规散热器 6.高效散热器 7.循环水 8.热泵 9.调温池。图中，用虚线框标出了A、B、C、D、E五个环节，其中A为传统品位热能利用环节，B为低品位热能利用环节，C为超低品位热能利用环节，D为通过单压或多压凝汽器对循环水进行加热的环节，E为循环水调温环节。在这五个环节中，环节D和环节E是必不可少的基础性环节，可以与其余三环节A、B、C中的一个或数个环节结合。

下面结合某城市热电联产采暖工程改造的方案设计对本发明的应用作实施例说明。原热电联产采暖系统为具有中间再热式汽轮机的传统系统，只有环节A。改造的目的是引入本发明的新方案。本期改造工程的设计方案未引入环节C，仅仅是D、E两个基础性环节与环节A、B的结合，其中环节D是由汽轮机(1)的凝汽器I(2)和凝汽器II(3)组成的双压凝汽器。改造后的循环水(7)流量为6000t/h。从双压凝汽器(2)(3)出来的54℃的循环水(即热网水)经热网水常规加热设备(4)加热至80℃后送往使用常规散热器(5)的采暖用产。从环节A出来的约50℃的循环水(7)在环节B中通过高效散热器(6)使这一区段的采暖用户得到与环节A用户同样充分的热量。从环节B出来的约30℃的循环水(7)由环节E中的调温池(9)调节到18℃后依次返回环节D中的凝汽器II(3)和凝汽器I(2)。改造前的采暖面积为650万平方米，改造后的采暖面积为910万平方米，即在未引入环节C的情况下就使采暖面积增加了40％。由于增加采暖供热量所欠发的电量远小于20kWh/GJ。以1996年该地区价格为基准按每年五个月的供暖期计算，新供暖方案比传统方案年净增收益为1770万元。