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摘要：针对民生采暖型背压热电机组的运行特点，对其热力系统和布置进行优化，降低工程初投资，减少运行风险，提高供热经济性。
关键词：背压机组；热力系统；布置优化
1.前言
北方采暖地区中小规模县城主要采用分散锅炉供暖。分散锅炉能耗高、污染重，而且供热质量差。对中小规模县城的供热具有采暖期较长，热负荷规模相对较小但稳定的特点，采用背压机组代替分散锅炉，可以发挥背压机煤耗低、综合热效率高的优势。
国家始终鼓励地方和企业建设热电联产项目，并出台了一系列列政策，重点鼓励发展能效高、污染少的背压式热电联产机组。各地方政府也相继出台相关政策，例如河北省于2017年8月3日印发了《关于支持民生采暖型背压机组建设的若干意见》，支持民生采暖型背压机组建设，鼓励社会资本以多种投融资模式参与建设民生采暖型背压热电机组。
2.供热背压机组的运行特点
供热型背压机组仅在采暖季运行，例如寒冷地区采暖期为4个月，年利用小时为2880h，其余时间均为停机状态。此类电厂仅在采暖期才有售热和售电收益，因此减少初投资和运行费用，是提高机组建设可行性的关键途径。
本文从热力系统及布置这两个方面进行分析，提出优化的思路。
3.供热背压机组热力系统的优化
3.1回热系统
取消高压加热器，将大气式除氧器改为高压除氧器以保证给水除氧效果。
取消了一级、二级回热抽汽及高压加热器后，系统布置更为简洁，大大降低了整个机组的投资造价。取消高压加热器后，热电厂的总热效率有所下降、煤耗略有增加，但是由于增发电量和供热量的经济附加值远远高于煤耗升高所增加的成本费用，所以机组最终的总收益是提高的。
3.2疏水系统
将低位水箱与全厂疏水收集系统合并，仅设置一套疏水系统，系统中仅设置一台疏水箱。疏水箱中的水经疏水泵加压后进入除氧器。
简化疏水系统可以降低初投资，减少机组运行中疏水系统发生故障的概率。
3.3冷渣器系统
可以考虑用热网循环水的回水或者热网疏水作为冷渣器的冷却水来回收灰渣显热。
当用热网循环水回收灰渣显热时，从热网循环水泵出口引出一路冷却水至冷渣器，吸收热量后与热网加热器后的热水混合。以25MW等级机组为例，一个采暖季可回收热量约22680GJ。
利用冷渣器的热量加热热网循环水的回水，回收了热量，增加了供热能力，提高了电厂运行的经济效益。
热网疏水也可以用来回收冷渣器的灰渣显热，但是需要针对具体工程核算疏水的温度和水量是否与冷渣器匹配。
3.4辅助蒸汽系统
如果锅炉采用炉内脱硫，则烟气含硫量降低约60%，酸露点降低，空预器尾部较难发生低温腐蚀，所以可以考虑取消暖风器。根据项目所在地的不同，适当考虑设置热风再循环，简化汽水系统，降低初投资。
取消暖风器后，辅汽系统中不需要为暖风器提供蒸汽，简化了辅助蒸汽系统及暖风器疏水系统，减少初投资和降低运行故障概率。
3.5除氧器的选择
高压除氧器可以选择内置式除氧器或者传统除氧器。内置式除氧器安装较容易，无除氧头，除氧间土建高度可降低2～4米，相对于传统除氧器具有更大的经济效益，因此推荐使用内置式除氧器。
4.供热背压机组布置的优化
由于热负荷不大，中小县城供热通常采用12MW、25MW和50MW的装机规模。
4.1加热平台
根据优化后的热力系统，取消高压加热器后，就不需要设置加热器平台，节省了加热器平台的土建费用。
4.2汽轮发电机基础
12MW和25MW等级的背压机组推荐采用落地式快装机组。此类型机组将汽轮机及润滑油系统集装在公共底座上，仅在汽机房零米设置高约1m的基础即可，节省了汽轮发电机基座的土建费用。
4.3汽机房
有两个型式的汽机房可以选用：罩壳式和框排架。
1罩壳式汽机房罩壳式汽机房外形如下图所示
2框排架结构汽机房外形如下图所示：
1图2图
（3）罩壳式和框排架结构汽机房的对比
对于快装机型，如果地震烈度较高，也得采用框排架结构，但是汽机房高度较低。
罩壳式汽机房壳内不设行车，检修起吊采取临时措施，检修场地设在厂房外；落地布置框排架汽机房和常规汽轮机框排架汽机房内设置行车。
以12MW机组为例，罩壳式汽机房体积为2496m3（高度8mx长度24mx跨度13m）；落地布置框排架汽机房体积为6480m3（高度15mx长度24mx18m）；常规汽轮机框排架汽机房体积为8640m3（高度20mx长度24mx跨度18m）。汽机房造价为：罩壳式80万、落地框排架213万和常规框排架284万。
从降低汽机房初投资角度考虑，优先推荐使用快装机组，采用罩壳式汽机房。
（4）汽机房型式的选择
12MW和25MW等级的背压机组推荐采用落地式快装机组，因机组运行时间较短，可以采用罩壳式汽机房，节约土建初投资。
50MW等级的背压机组，因为集装尺寸不符合运输要求，所以选用常规型式，设置汽轮机基础，汽机房也是常规设计。
结论
优化热力及系统及布置后，对于12MW、25MW和50MW三个等级的机组，均可减少管道设备费用、加热器平台的土建投资及汽机房占地面积。
对于12MW、25MW等级机组，采用快装型式可节约汽轮发电机组基础的土建费用。以25MW背压机组为例，落地式汽轮机基础造价为约43万元，常规汽轮机基础造价约为150万。
采用罩壳式汽机房后，可进一步减少土建初投资。
参考文献：
[1]GB50660-2011大中型火力发电厂设计规范
[2]DL/T5054-2016火力发电厂汽水管道设计规范
[3]GB50764-2012电厂动力管道设计规范