热电联产工艺

热电联产工艺概述

第一部分热电联产主要工艺方式

一．热电联产的提出

电力工业的主要能源为水能，燃料热能和原子能，利用燃料热能发电的工厂叫火力发电厂，而在火力发电厂的生产工程中，汽轮机排汽的热量在冷源中损失过大，为了尽量减少冷源损失，在火力发电厂中除了供应电能以外，还可以利用作过功的蒸汽来供应热用户。这样既供电又供热的火力发电厂称为热电厂或热电联产工程。

在热电联产工程中，建设原则主要有两种，既通常所讲的以热定电和以电带热，其中以电带热的原则只适用于对区域电负荷要求高的情况，目前，为了更合理地节能，对热电联产项目国家要求必须执行以热定电的原则。

热电联产工程主要工艺方式有两种，以汽轮发电机组选用的不同方式来划分，分别是背压式汽轮机组和抽汽凝汽式汽轮机组。除此之外，还有高参数背压式汽轮机叠置设备改造电厂、改造中小型凝汽式机组为供热机组、利用企业工业锅炉的裕压发电等形式。

二．热电联产的几种主要工艺流程

1．背压式汽轮机组

背压式汽轮机组是相对与凝汽式汽轮机组而言的，其差别在于，凝汽式汽轮机组中汽轮机的排汽被冷凝成水再送回到锅炉系统，而背压式汽轮机组中汽轮机的排汽是直接供给了热用户。在两者的系统

中，凝汽式机组的排汽参数要求在保证汽轮机安全运行的条件下尽可能的低，而背压式汽轮机组的排汽参数则取决于热用户的要求。

在热用户存在多种并有较大差别的参数要求情况时，也可采用抽汽背压式汽轮机组。

背压式汽轮机组的主要流程如下：

2．抽汽凝汽式机组

凝汽式汽轮机组在适当的级后开孔抽取已经部分做功发电后的合适参数蒸汽供热，就成为抽汽凝汽式机组。其抽汽有可调整抽汽和非调整抽汽两类，可调整抽汽提供给热用户，非调整抽汽为系统自用。

根据实际供热需要，也可以采取两段可调整抽汽的方案，也就是双抽机。采用双抽机的条件是低参数供热负荷具有相当的比重，增加的发电效益综合评价超出投资增大的不利经济因素。

抽汽凝汽式机组典型的主要流程如下：

三．两种热电联产工艺的适用性

两种热电联产工艺的选择是根据热负荷特性来确定的。

背压式汽轮机组汽机排汽全部供热用户，没有冷源损失，是火力发电机组中能源使用最为经济合理的一种方式。但是，对于背压式机组，如果热负荷不稳定（包括冬夏差异较大的情况），势必造成发电机组在低负荷时，设备利用率低、运行工况不经济，甚至机组无法启动。因此背压式汽轮机组更适合于供热负荷稳定，尤其是以稳定工业负荷为主的情况。

抽凝机组相对背压式机组，其运行机制就相当灵活。可调整抽汽在其最大抽汽能力范围内可以0~100%自由调整，对热负荷波动适应性好，设备利用率高。适合于热负荷存在较大波动、冬夏差异大的情况。对于供采暖负荷占有相当大比例的热电联产工程，一般选择抽凝机组。

第二部分锅炉汽机基本工作原理

一．锅炉工作原理

锅炉是将燃料的化学能转化为热能的设备。一方面要有效地组织燃料的燃烧，使燃料中的化学能充分转化为热能，另一方面要有效地组织换热，把燃烧产生的热能充分吸收转变成便于利用的方式。

针对固态燃料，锅炉燃烧的方式主要有层燃、室燃。层燃还可分为固定炉排锅炉和活动炉排锅炉，室燃还可分为煤粉炉、沸腾炉、循环流化床锅炉等。其中循环流化床锅炉因为其燃料适应性好、热效率高、便于脱硫等显著的特点越来越受到广泛应用。

（结合循环流化床图纸讲解锅炉结构和注意要点）

二．汽机工作原理

汽轮机是将热能转化为动能的设备。它利用高参数蒸汽膨胀过程中做功推动透平叶片转动完成能量转化。

（结合汽轮机图纸讲解锅炉结构和注意要点）

第三部分抽凝式热电厂系统分解

一．原则性热力系统

抽汽凝汽式机组典型的主要流程：

二．锅炉辅助系统

1．燃烧系统

锅炉的燃烧系统包括锅炉配风、引风、除尘、烟囱、给煤。

流化床锅炉配风设备一般包括一次风机、二次风机及流化风机（也称返料风机）。一次风、二次风均由风机将空气送入锅炉尾部烟道的空气预热器加热至150度左右由热风管分别送到炉膛相应配风口。流化风由流化风机加压后送至返料器。流化风对风压的要求较高，一般采用罗茨风机。

锅炉出口烟气经除尘器、引风机由烟囱排放。

对于流化床锅炉，锅炉出口烟尘浓度较高，一般为15~22g/m3，除尘器的选择要根据燃料特性、环保要求及经济性比较等因素确定。常用除尘设备为静电除尘器、布袋除尘器，也有小吨位锅炉在环保要求不严格的地区采用机械旋风+文丘里麻石水膜两级除尘的方式。

锅炉给煤是指从炉前燃料中储仓到燃料进入炉膛这一段。对与流

化床锅炉，一般采用称重式皮带机或螺旋输送机转卸到锅炉配带的给煤机来完成。这里要提到，在循环流化床锅炉的给煤系统中，要适当地配置播煤风，这对锅炉床层的稳定相当重要。

2．上煤系统

锅炉上煤系统的任务是把进厂燃料有组织地提供给锅炉。其主要构成通常由燃料储放场地和设施、输送设备、破碎设备、炉前中储设施等构成。

流化床锅炉对燃料有其特有的粒度要求，一般常见的上煤系统设置为：干煤棚、一级提升皮带、破碎系统、二级提升皮带、平皮带、炉前煤斗仓。

3．除渣系统

除渣系统是将锅炉产生的炉渣有组织地清理、储运。

对循环流化床锅炉，虽然也属于固态排渣，但其渣温高，一般需设置冷渣设备。常见除渣系统设置为：冷渣机、炉渣输送设备（重型框链除渣机或耐高温皮带等）、炉渣提升设备（斗式提升机等）、渣仓。渣仓下装车外运。

对小吨位锅炉，炉渣又有随时外运条件的，也有不设渣仓楼的做法。

4．除灰系统

除灰系统是将除尘器收集的烟气粉尘合理地进行储藏、完成外运准备，同时要防止粉尘的二次污染。

目前，大多采用气力输灰（正压气力输灰或负压气力输灰）将除

尘器收集的粉尘送到灰仓，在灰仓下根据灰渣综合利用需要设干灰散装机及加湿搅拌机装车外运。

对大型电厂，其大量灰渣没有足够能力的综合利用去向时，还要在电厂外设单独的贮灰场地，并配相应的设施防止风力吹扬等二次污染问题。

对小型电厂，灰渣有可靠的综合利用并有及时外运条件的，也有不设置灰仓在除尘器下直接设置装车设备外运的做法。

5．化学补充水系统

化学补充水系统是向电厂系统提供因供热损失、管道损失等汽水损失造成系统水量的不足。因锅炉、汽轮机运行安全性对水及蒸汽的品质有较高要求，必须对进厂原水进行相应的理化处理。

对中小型热电厂，常见的处理方式有：一级除盐、一级除盐加混床、反渗透加混床、一级反渗透+一级除盐+混床、二级反渗透+混床。

对化学补充水处理方案的选择要根据原水水质及运行经济性比较来确定。

反渗透和一级除盐在运行经济性比较上，主要是反渗透因其产出大量的不便于利用的浓水而使电厂耗水量增大，而一级除盐因树脂再生需要耗用的大量酸碱是其运行成本的主要组成。

6．点火油系统

对煤粉炉及循环流化床锅炉，锅炉启动过程中，都需要一定数量的燃油。点火油系统就是提供锅炉启动时耗用燃油的设施，包括储油罐、燃油的卸车、滤清、输送等设施。