热电联产机组联网供热改造探析

前言

在全球能源结构调整、环保要求趋严背景下，热电联产技术因高效能源利用率和显著减排效果，成为区域供热系统升级改造重要方向。随着各国政府重视环保，传统燃煤供热方式无法满足需求，热电联产技术作为高效、环保供热方式，获更多关注与推广。在此过程中，小型燃煤机组淘汰成必然，因其效率低且污染大。相比之下，大型机组联网供热改造优势突出，整合小型机组并联网供热，可提高能源利用率、降低能耗、减少污染物排放，实现经济与环保效益双赢。

一、热电联产技术应用

（一）热电联产是节能减排的重要举措

在国家大力推进生态文明建设的背景下，热电联产技术作为能源高效利用的重要手段，正在发挥越来越关键的作用。近年来，我国持续淘汰落后产能，加快小型燃煤机组的退出进程，积极推动大型热电厂的集约化发展。通过实施区域集中供热策略，逐步整合分散供热资源，热电联产系统实现了能源的梯级利用。这种生产方式将热能与电能生产有机结合，相比传统分产模式，不仅大幅提高了能源转换效率，还有效控制了各类污染物的排放总量，为构建清洁低碳的能源体系提供了重要支撑。

（二）热电联产有利于电厂的经济运行

热电联产机组完成供热系统改造后，通过优化蒸汽利用方式，从汽轮机高中压缸间抽汽口引出部分蒸汽用于供热。虽然这一调整会相应减少部分发电量，但通过供热蒸汽销售获得的收益能够有效弥补发电收入的减少。同时，该运行方式显著降低了低压缸排汽的冷源损失，提高了机组整体热效率。从实际运行效果来看，热电联产改造不仅没有影响电厂的正常运营，反而通过能源梯级利用创造了更大的综合经济效益，实现了热、电生产的协同优化。

（三）机组供热改造方式

热电联产机组联网供热改造主要采用三种技术路线：一是抽汽式改造，通过在汽轮机中压缸或低压缸增设可调抽汽口，将部分做功蒸汽引出用于供热，典型抽汽压力范围为 0.3-1.0MPa ，可满足不同等级热用户需求；二是背压式改造，将凝汽式机组改为背压运行，排汽全部用于供热，适用于热负荷稳定的区域，热效率可提升至 80% 以上；三是循环水余热利用改造，利用凝汽器循环水作为低温热源，通过热泵技术提升温度后供热，特别适合原有纯凝机组的供热改造。改造过程中需重点解决汽轮机通流部分改造、热网系统匹配、控制系统升级等关键技术问题，确保机组在热电联产模式下保持安全稳定运行。

（四）机组联网供热改造

为提高供热系统的整体效能，电厂普遍采用多机组协同改造方案，通过整合各机组供热管道形成统一的供热母管系统。以 2×300MW 机组为例，其供热改造主要采用两种典型技术方案：

1. 减温减压系统方案

该方案通过调节高排蒸汽参数实现供热需求。具体实施时，从高排母管引出蒸汽，经专用阀门组后进入减温减压装置。系统配置完整的压力、温度调节和安全保护装置，确保出口蒸汽参数稳定。多台机组的供热管道最终汇集成母管系统，实现集中供热。

2. 压力匹配系统方案

此方案创新性地结合了高、中压蒸汽的优势。系统通过高排蒸汽的喷射效应提升中排蒸汽参数，实现能量梯级利用。关键设备包括压力匹配器、智能控制系统和安全保护装置等。各机组供热管道经参数调节后并入母管，由集中控制系统实现统一调度。

两种方案均采用先进的 DCS 控制系统，实现压力、温度等关键参数的精确调控。系统设计充分考虑了运行安全性和操作便利性，确保在满足供热需求的同时，保持机组运行的稳定性和经济性。

二、机组联网供热的合理性及经济性

工业用户普遍需求的蒸汽参数集中在 0.8-1.0MPa 压力区间，温度要求为 180-220% 。而热电机组直接抽取的蒸汽参数通常为 0.7-0.9MPa 、280-300^∘C ，经管网输送后存在明显的压降问题。为满足终端用户参数要求，必须对汽源进行专业调节。

在技术方案选择上，虽然传统的减温减压装置能够实现参数转换，但其能量损失率高达 15-20% ，不适用于大负荷工况。本工程针对2×140MW 和 2×600MW 机组的特点，创新性地采用了压力匹配器与减温减压器协同运行的复合方案。该方案通过压力匹配器实现中压蒸汽（2.5-3.7MPa）与低压蒸汽（ 0.7-0.9MPa ）的能量梯级利用，显著提升了系统能效，同时保留了减温减压器作为备用调节手段，确保供热系统的可靠性和灵活性。

（一）机组供热改造内容

本工程采用分区供热方案，由二期 2 台 140MW 机组承担东部区域供热负荷（ 20-75t/h ），三期2台600MW机组负责西部区域供热（110-130t/h）。两区供热系统通过联络管道实现互联互通，在东部低负荷工况下可切换至西部机组供热。

为确保联网供热系统安全运行，需统一东西线管网设计参数。针对东线管网原设计压力（1.15-1.35MPa）与西线（1.15-1.5MPa）的差异，实施以下关键改造：

1. 优化减温减压器运行参数，出口压力提升至 1.5MPa ，温度范围设定为 290-320°C ；

2. 调整安全保护系统，安全阀起跳压力设置为 1.6MPa

3. 在 3 号机组供热管道增设减压装置，实现 1.5MPa 至 1.15-1.35MPa的压力调节，设计通流能力 85t/h 。

该改造方案既保证了系统参数的一致性，又保留了各区域的独立调节能力。

（二）供热改造结果分析

在供热系统经过改造之后，西部区域特别配置了两台额定容量为80 吨每小时的压力匹配器。这样的配置使得整个系统能够完全满足其设计负荷需求，即达到 130 吨每小时的供热能力。与此同时，在东部区域，当处于低负荷工况，即供热需求仅为 20 吨每小时时，通过启用管网联通系统，可以实现由西部区域的机组提供必要的补充热源。为了确保东西部供热网络之间的灵活调度，系统中特别设置了带有切断阀的联通管道，从而使得整个供热系统的运行更加高效和可靠。

三、结语

该电厂通过充分利用现有的汽源资源，采取了减温减压或压力匹配的技术手段，对机组进行了联网供热改造。这一改造不仅满足了周边用热企业的负荷需求，确保了供热的稳定性和可靠性，还为电厂带来了显著的经济效益。通过这种方式，电厂能够更高效地利用能源，降低运营成本，提高整体盈利能力。通过优化供热系统的运行，减少了废气的排放量，减轻了对环境的污染。这不仅有助于改善空气质量，还对环境保护产生了积极的影响。电厂在追求经济效益的同时，也承担了社会责任，实现了可持续发展的目标。

参考文献

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