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干货｜火电厂灵活性改造技术对比分析 电厂技术改造( 二 )



图1:火电灵活性改造试点项目技术路线比例
在上述技术方案中，除了安全性和可靠性之外，灵活技术改造的效费比，即能否在调峰收益最大化的同时使改造成本和运行成本最小化，是火电厂选择技术路线的首要问题，因此各种技术路线之间的竞争将是满足安全性和可靠性前提下的经济性比较 。
2.1汽轮机旁路抽汽供热技术
一般分为汽轮机高低压旁路联合抽汽供热和低压旁路抽汽供热两种技术方案 。联合旁路抽汽是指利用高压旁路降低部分主蒸汽的温度和压力，然后送入高压缸排汽 。蒸汽经锅炉再热器加热后，从低压旁路(中压缸入口)抽出对外加热 。低压旁路抽汽是利用低压旁路管道直接引出部分再热蒸汽对外供热 。
汽轮机旁路供热方案将部分工作蒸汽转化为供热蒸汽，降低了汽轮发电机组的强迫出力水平，提高了汽轮机的供热能力，改造投资也较小 。但由于采用优质热能进行供暖，存在一定的热力和经济损失 。
2.2低压缸零输出加热技术
低压缸零出力供热技术，又称“切断低压缸蒸汽供热的技术”，是指在调峰时，切断低压缸所有蒸汽供热，只引入少量冷却蒸汽，使低压缸在高空的情况下“空旋转”，实现低压缸“零出力”运行，从而降低汽轮发电机组的强迫出力水平，增加机组出力 。并且由于乏汽全部用于供热，消除了冷源损失，具有良好的供热经济性 。低压缸零出力改造还具有切换灵活、汽轮机本体改造范围小、改造费用低、运行维护费用低等优点 。
2.3汽轮机高背压循环水加热技术
对于大型供热电厂，汽轮机高背压循环水供热一般采用低压缸双转子交换技术 。在供暖季节，低压缸转子被高背压低压转子取代，动、静叶片相对较少 。当凝汽器在高背压下运行时，排汽温度提高到70℃~80℃左右，循环水加热对外供热 。非采暖季，原纯凝低压缸转子切回，排汽背压完全恢复到原纯凝状态 。汽轮机冷端冷却设备停运进行高背压循环水加热，汽轮机排汽全部由热网循环水回水冷却 。为满足一、二级热网的换热要求，高背压循环水供热一般采用串联两级供热系统 。热网循环水先经凝汽器加热，吸收低压缸的余热，再经其他热源二次加热，产生高温热水，送入热水管网对外供热 。
汽轮机高背压循环水可以消除冷源损失，大幅提高供热能力，降低煤耗，具有良好的热经济性 。但与其他技术相比，低压缸蒸汽发电焓降小，减负荷空小，调峰能力有限，低压缸转子一年需要更换两次，投资成本高，运行维护不便 。
2.4电极锅炉加热技术
电极锅炉是目前广泛应用于工业供热和民用供热市场的电加热锅炉 。与普通电加热设备不同的是，电极锅炉采用高压三相电极直接在锅炉内的导电盐水中放电加热，使电能转换成热能，转换效率高，再将炉内的热量通过换热器传递给热网 。具有功率大，调节快速平滑的优点 。电极锅炉作为一种电能消耗设备，可以直接降低热电厂的出力，增加供热能力，是一种有效的调峰技术 。
一般来说，电极锅炉没有蓄热能力 。在满足热负荷的条件下，电极锅炉的功率调节需要与锅炉负荷调节相协调，且对调峰深度有一定的限制 。而且因为涉及电热转换，能源利用的经济性差 。
2.5电锅炉固体蓄热技术
锅炉电固体蓄热技术是指利用电锅炉将电能转化为高温固体的热能，利用高温固体的显热来储存热能 。当需要热能时，蓄热体的热能转化为热水、蒸汽等形式的热能利用 。一般采用固体金属氧化物等耐高温材料作为蓄热介质，具有蓄热温度高、储能密度大、操作安全简单等优点 。
固体蓄热可以有效解决火电厂发电和供热强耦合的问题，甚至可以实现零出力深度调峰，达到启停调峰效果，有利于获得高调峰补偿 。但缺点是投资成本高，涉及电热转换，能耗经济性差，运行成本高 。
2.6热水箱储能技术
利用汽轮机提取蒸汽，将热网回水加热到供热温度，储存在大型热水箱中，使机组在电力负荷高、供热负荷低的白天储存热水，在电力负荷低、夜间供热负荷高时储能系统供热 。在满足供热要求的基础上，可以提高机组运行的灵活性，热电联产机组可以参与调峰，这也是目前北欧广泛采用的热电解耦合技术 。
为了降低成本，一般热水箱采用单箱斜温层蓄热方式，即利用热水的温度密度差，热水储存在水箱上部，冷水储存在水箱下部，热水和冷水之间存在厚度较小的温度梯度层——斜温层，实现了高低温水同时储存在一个水箱中，简化了蓄热系统的配置 。热水箱分为常压水箱和压力水箱 。常压罐中的压力为1巴，加热温度约为95℃ 。其优点是设备简单，成本相对较低，储能密度小，体积大 。一般水箱压力2~3bar，热水温度115~120℃ 。优点是储能密度比较高，但是设备复杂，罐壁厚，成本高 。目前，常压热水储罐已有多项工程应用，运行经验丰富，技术成熟可靠 。


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