熱電聯供機組能量梯級綜合利用技術應用綜述華電電力科學研究院2013年6月前言概述142能量梯級利用基本原理前景展望主要內容梯級利用主要應用技術3前言概述13我國能源利用現狀近年來供電煤耗下降情況

主要指標與先進國家的差距節(jié)能降耗主要技術路線

我國能源利用現狀在我國的能源消費結構中，煤炭仍占一次能源生產和消費中比例的70%左右。

2010年國內發(fā)電與熱電聯產用煤總量約18億噸，約占全國煤炭總消耗量的60%。

我國的單位GDP能耗比世界平均高2.4倍，與世界先進水平仍存在較大差距。近年來供電煤耗下降情況供電標準煤耗（克/千瓦時）年份（年）主要指標與先進國家的差距火電機組供電煤耗（g/kWh)高效機組所占的比重（2009年）煤耗指標大容量機組約38%＞40%國內水平國外水平單位GDP能耗比世界平均水平高2.4倍我國能源利用效率：38%日本均效率：42.2%丹麥哥本哈根：93%（最高）能量利用效率與先進水平的差距各國各國煤炭火力發(fā)電熱效率的推移資料來源：EcofysComparisonofPowerEfficiencyonGridLevel2009日本某機組送電端熱效率的推移提高能量利用率形式提高能源的利用率高參數、大容量低品位熱源回收歐洲FutureⅡ（2015）40MPa,700℃/720℃機組效率52~55%。我國發(fā)展700℃等高參數、大容量機組受材料研制的限制華電集團近幾年節(jié)能降耗業(yè)績華電節(jié)能降耗措施整體優(yōu)化技術低品位熱源回收華電集團自開展機側優(yōu)化、整體優(yōu)化技術后，集團燃煤機組供電煤耗自2011年到2013年5月底累計降低煤耗15.6g/kWh。機側優(yōu)化技術華電集團供熱機組狀況截止2013年3月末，華電集團公司燃煤機組共256臺，總裝機容量8069.58萬千瓦，其中供熱機組150臺，裝機容量3404.86萬千瓦，占華電煤機總容量的42.2%。開展供熱機組節(jié)能降耗技術最大供熱面積32224.88萬平米優(yōu)化發(fā)電機組裝機結構發(fā)展大型高效燃煤及冷熱電聯產機組開展火電廠機組綜合提效工作節(jié)能降

耗開展火電廠低溫余熱利用工作節(jié)能降耗主要技術路線燃煤供熱機組火電供熱機組節(jié)能降耗

燃氣供熱機組能量梯級利用基本原理213梯級利用原理介紹高效余熱回收基本原理可再生能源環(huán)境品位驅動熱泵供熱/制冷除濕采暖生活熱水電燃料高溫中溫低溫化學能二次燃料溫度對口分配得當能量梯級綜合利用國家“十二五”規(guī)劃綱要的節(jié)能指標到2015年末，單位國內生產總值能耗降低16%，單位國內生產總值二氧化碳排放降低17%。能量梯級利用原理品位對口梯級利用熱能品位高中低溫度對口梯級利用汽機輸入熱量電排汽抽汽供熱驅動力

溫差熱用戶正卡諾循環(huán)逆卡諾循環(huán)正逆耦合循環(huán)TSTS高效余熱回收基本原理制冷梯級利用主要應用技術316排煙熱量深度利用引增合一技術

主機系統綜合提效技術

集中供熱梯級利用技術

應用舉例排煙熱量深度回收利用在空預器后的尾部煙道布置排煙熱量深度回收利用裝置，吸收排煙溫度高損失的余熱，提高汽輪機做功能力。引增合一技術增壓風機煙氣引風機引風機煙氣綜合利用尾部煙氣動能，合理設計引風機容量，使引風機后煙氣直接進入吸收塔，降低廠用電率，提高發(fā)電效率。主機系統綜合提效技術主機系統優(yōu)化技術是能效梯級利用理論的綜合體現。通過汽輪機冷端優(yōu)化、鍋爐尾部煙氣余熱利用，風機節(jié)能優(yōu)化等，實現電廠的高效節(jié)能。1鍋爐優(yōu)化前熱效率試驗14一次風機性能診斷評價試驗27加熱器效率試驗(七臺)2制粉系統性能診斷評價試驗15空預器性能評估試驗28真空嚴密性試驗3空預器性能診斷評價試驗16鍋爐吹灰優(yōu)化試驗29給水泵性能試驗(三臺)4電除塵性能診斷評價試驗17正平衡法煤耗測試試驗30小汽輪機性能試驗(兩臺)5引風機性能診斷評價試驗（兩臺）18大修后冷態(tài)空氣動力場31凝結水泵性能試驗(兩臺)6送風機性能診斷評價試驗（兩臺）19全廠整體優(yōu)化改造調研32循環(huán)水泵性能試驗7一次風機性能評估及優(yōu)化運行試驗20汽輪機改造前性能試驗33循環(huán)水系統運行優(yōu)化試驗8燃燒特性評價試驗21汽輪機水平衡測試34汽輪機真空檢漏試驗9保溫性能評價試驗22汽輪機振動監(jiān)測35汽輪機疏水優(yōu)化系統設計10鍋爐汽溫特性評價試驗23調節(jié)級效率測試36汽輪機閥門特性試驗11專項診斷評價試驗24凝汽器性能試驗37汽輪機定壓-滑壓曲線測試12鍋爐性能考核試驗25引風機性能評估及優(yōu)化運行試驗（兩臺）38汽輪機運行優(yōu)化試驗13制粉系統性能評估試驗26送風機性能評估及優(yōu)化運行試驗（兩臺）鍋爐側汽機側改造項目節(jié)能量g/(kW·h)改造項目節(jié)能量g/(kW·h)尾部煙氣余熱利用1燃燒調整及配煤摻燒1降低排煙溫度（省煤器）1.5通流改造10-15降低排煙溫度（空預器）1-2熱力系統改造2.5空預器漏風治理1噴嘴改造及機組最佳配汽方式1.4基于先進控制的燃燒優(yōu)化1.5汽封改造2協調控制及滑壓調節(jié)優(yōu)化1冷端優(yōu)化3-7低NOX燃燒/凝汽器改造2-3吹灰器及吹灰優(yōu)化1水塔改造1-2制粉系統優(yōu)化改進1-2加熱器調整及改造0.5風機節(jié)能優(yōu)化1-2輔機優(yōu)化及改造2-5主機系統綜合提效技術典型機組效果及示范作用（300MW）主機系統綜合提效技術集中供熱梯級利用應用技術供熱參數的優(yōu)化包括：選擇合適的供熱抽汽的壓力。供熱抽汽壓力越低，機組的發(fā)電熱效率越高；盡量降低供熱抽汽的溫度。對高溫供熱抽汽，可將其過熱度用于熱力系統以提高機組的熱經濟性。

供熱技術主要包括：汽輪機低真空運行供熱技術“NCB”新型供熱機組技術供熱機組采用熱泵技術燃料總熱量100%300MW亞臨界純凝機組能流圖電力輸出38%排汽冷凝廢熱45%供熱輸出30%排汽冷凝廢熱20%其他損失20%（由于供熱新增3%）新增供熱22%電力輸出30%300MW亞臨界機組抽汽供熱機組能流圖熱泵回收余熱的抽汽供熱機組能流圖電力輸出28%其他損失17%其他損失20%(由于供熱新增3%)能量利用率60%能量利用率38%能量利用率80%集中供熱梯級利用技術——節(jié)能潛力分析通過提高冷凝式汽輪機背壓，排汽溫度大幅提高，凝汽器變?yōu)闊峋W加熱器?！鰞?yōu)點:系統簡單；降低冷源損失■不足:以熱定電；高背壓影響機組發(fā)電效率；排汽工況變化可能會影響機組安全性；維護量大，壽命短。集中供熱梯級利用應用技術-汽輪機低真空運行供熱低真空運行下汽輪機排汽余熱完全被利用，消除冷源損失，使發(fā)電煤耗降至150g/kWh以下。低真空供熱運行原理圖集中供熱梯級利用應用技術-“NCB”新型供熱機組技術將原汽輪機高中壓和低壓部分斷開，各自帶發(fā)電機；高、中壓汽輪機+電機組成高中壓機組；低壓汽輪機模塊+電機組成低壓機組；低壓缸可根據需要切除，機組在抽凝與背壓間轉換?！鰞?yōu)點:機組在供熱期和非供熱期都有較高效率?！霾蛔?改造投資大，難度大；技術新，風險大；背壓時以熱定電，熱負荷變化時影響機組發(fā)電量。

集中供熱梯級利用技術——吸收式熱泵余熱回收技術◆溶液循環(huán)作為能量轉移的載體；◆熱力循環(huán)實現能量品位的提升；◆水在低壓力“閃蒸”吸熱的特性?！翡寤嚾芤合♂尫艧?，加熱再生。利用汽輪機低壓抽汽，作為驅動熱源驅動吸收式熱泵，將原本直接排放掉的低壓缸凝汽余熱回收，并且用于集中采暖供熱。整個過程可以實現：輸入1kW較高品質的熱量可以獲得1.7kW的中等品質的熱量。集中供熱梯級利用應用技術-技術比較以上三種集中供熱技術，各有優(yōu)勢，并且都有一定的應用條件。大溫差熱泵技術典型熱泵技術吸收式熱泵技術低真空供熱技術其中應用更為廣泛的技術凝水回鍋爐循環(huán)水循環(huán)水抽汽電站鍋爐汽輪機排汽換熱器吸收式熱泵凝水余熱回收一次網回水采暖用戶一次網供水吸收熱泵供熱流程方案新建熱泵廠房，對循環(huán)水、蒸汽系統改造；若為大溫差系統，則對二次熱網側需改造，增加網側大溫差機組。改造范圍：采暖用戶集中供熱梯級利用應用技術-技術比較凝水回鍋爐電站鍋爐汽輪機排汽換熱器凝水余熱回收一次網回水采暖用戶采暖用戶一次網供水改造范圍：對汽輪機后幾級葉片、凝汽器等進行改造；需要校核軸向推力、葉片強度、軸系穩(wěn)定性校核。低真空集中供熱流程方案集中供熱梯級利用應用技術-技術比較項目吸收式熱泵技術低真空供熱技術實際應用效果較好對小機組較好具有的優(yōu)勢適應范圍廣，供熱與非供熱工況快速、無縫切換，不改動主機，總體改造難度較小。項目投資相對較?。徽嫉孛娣e小。限制條件典型方案：熱回收能力受驅動抽汽量及熱網管徑限制；大溫差方案：需同時改造廠側及網側，網側改造協調難度大。以熱定電；背壓高引起發(fā)電負荷下降；大型機組尚無應用案例；需要較強的檢修隊伍。系統變工況特性典型熱泵：隨負荷變化不改變熱網原有運行方式，熱網回水溫度高影響機組回收效果但不影響安全；大溫差：隨負荷變化改變原熱網的運行方式，需調節(jié)熱網水流量，以保證供熱溫度。完全以熱定電；熱網回水溫度高將影響機組回收效果和負荷，且可能影響機組安全設計最低供電煤耗的影響可回收全部余熱~150可回收全部余熱~150投資

(萬元/MW)適中較低集中供熱梯級利用應用技術-技術比較山西某2×135MW空冷機組低溫余熱利用項目□采用大溫差供熱技術，項目投運時間2011年1月；□135MW空冷供熱機組的余熱回收供熱工程，新增供熱能力132MW（179萬GJ），新增供熱面積200萬平米；□空冷島下方安裝2臺乏汽余熱回收機組，用戶熱力站處安裝18臺換熱機組；□供熱期內乏汽通過余熱回收機組凝結降溫，節(jié)約空冷散熱器的風機電耗。應用舉例——熱電聯供電廠□采用典型熱泵供熱技術，項目投運時間2011年11月；□125MW水冷供熱機組余熱回收供熱工程，新增供熱能力49.72MW（75萬GJ），可實現新增供熱面積約83萬平米;□項目系統共設計3臺吸收式熱泵，總容量113MW;□供熱期內可切除冷卻塔，循環(huán)水系統形成閉式循環(huán)，節(jié)省了大量水資源。新疆某2×125MW水冷機組低溫余熱利用項目應用舉例——熱電聯供電廠山東某1x140MW低真空供熱利用項目□采用低真空供熱技術，項目投運時間2011年11月；□新增供熱能力159.9萬GJ，可實現新增供熱面積399.75萬平米；□年可節(jié)約標煤約4.54萬噸，減排CO2

11.89萬噸，SO2

908噸，NOX

335.9噸。原純凝工況2×6級葉片低壓轉子2×4級葉片低壓轉子現場轉子更換應用舉例——熱電聯供電廠集中供熱綜合效益前景展望435熱電聯供發(fā)展趨勢梯