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下面的案例为丹麦最大的燃气锅炉388MW机组,最大供热工况下可实现全背压运行,此案例对国内300MW以上的热电联产机组具有很强的借鉴意义。该机组还配置了25000立方米的大型蓄热水罐和40MW的电极热水锅炉。通过中压缸排汽到低压缸的联络管道上的截止阀的关闭作用,中压缸排汽直接连接到热网换热器,可以实现300MW以上机组的背压供热运行方式,为了避免低压缸鼓风和超温,低压缸引入小股蒸汽进行冷却(在1998年Vattenfall公司兴建的纯凝407MW的热电机组在当时是创造了世界范围最高效的纯凝运行机组效率47%,此机组在兴建时就考虑了高度的机组灵活性,可实现双低压缸不进汽的背压供热运行方式,此时,每个低压缸仅引入2kg/s左右的冷却蒸汽)。类似这样的低压缸旁路,通过高压缸旁路甚至主蒸汽旁路,就可以实现发电负荷和供热负荷的热电解藕,因此,在丹麦并不存在热电联产机组的电力调峰受供热负荷限制的问题,通过这些旁路系统及外部设备,如电锅炉和大型蓄热水罐的引入,丹麦所有的热电厂均可进行灵活的负荷深度调峰。
4.总结
综合目前的北欧和德国的火电灵活性技术方案,根据目前我国火电厂的实际情况,针对不同类型电厂,本人提出火电灵活性解决方案选择如下原则:
一、所有电厂无论是热电联产机组还是纯凝机组,首选的火电灵活性方案是不上任何附加投资的设备和措施基础上,挖掘机组本身的深度调峰潜力,如锅炉低负荷燃烧,汽机旁路和供热抽汽量加大,增加供热能力,减小发电量。
二、火电灵活性还包括增强机组的负荷爬升率及快速启停的能力,这些能力与锅炉系统管壁厚度及汽机喷嘴及叶片等金属部件抵抗热应力的能力都有关系,因此对金属部件温度场分布和热应力的检测是关系机组启停次数和寿命的关键因素。
三、对北方热电联产机组,如果厂区内有大空间可建设大型蓄热水罐,另外,供热抽汽有很大的抽汽余量,而且外界管网为热水管网,首选的火电灵活性方案就是大型蓄热水罐,而且可以结合管网特性,首选通过水泵升压的直连方式,这样做的好处是节约成本,避免了增加板换的投资和换热效率损失;另外,蓄热罐也可作为管网的补水定压系统。
四、如果热电厂区内没有实施大型蓄热水罐的空间,可以考虑安装电极热水锅炉或电极蒸汽锅炉,实现机组快速调峰。蒸汽锅炉装上过热器还可作为机组的启动蒸汽锅炉,替换现有的燃煤燃油污染高排放的启动锅炉。
五、如果现有热电厂周边有稳定的大量的工业蒸汽负荷,本身工业抽汽量和居民供热抽汽量已经达到最大供热能力,则兴建大型蓄热水罐就没有意义,因为没有富余的抽汽热力量能够去蓄热。此时,最可行的深度调峰方案就是电极热水锅炉或电极蒸汽锅炉,蒸汽锅炉还可以部分满足工业蒸汽的负荷。
六、对机组本身降负荷能力较弱的热电机组,例如直流炉的机组,一般最低负荷为30%,如果需要进一步的深度调峰,就建议同时上电锅炉和大型蓄热水罐,这样两种调峰设备可以配合运行,完全可以实现机组的深度调峰。
七、对国产热电联产机组,锅炉厂家和汽机厂家可帮助挖掘机组本身的深度调峰能力,从锅炉低负荷燃烧和汽机旁路等角度增加机组压负荷和快速升降负荷和启停的能力。
八、对进口热电联产机组,因为锅炉汽机不是国产,对锅炉低负荷燃烧和汽机低负荷等方面不易实现,则应该考虑外部设备,如电极锅炉或大型蓄热水罐来增加机组调峰能力。
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