科创中国

能源问题是影响经济与社会可持续发展的重要因素之一。我国政府制定的“坚持节约资源和保护环境”的基本国策以及“节能减排”战略规划。热电联产作为一种比较高效的能源利用方式，对国家节能减排具有重要作用。但是热电联产供热方式的节能技术发展缓慢，设计热源参数造成的能源浪费程度超过了60年代的热电联产机组。因此，改进目前的供热技术，挖掘热电联产供热方式的节能潜力迫在眉睫。

技术原理:

目前热电联产能量转换问题的研究广泛使用的是基于热力学第一定律的理论。然而，热力学第一定律是从能量的数量概念出发，并不能确切评价一个能量转换过程的优劣。本项目从热力学第二定律分析出发，基于热电联产的热能分级利用原理，同时结合供热的外部条件及不同机组的设计特点，在保证供出的热水参数合格的前提下，将蒸汽的有用能最大限度的转换为动力能后将排汽废热回收供热，基本上可以实现加热蒸汽的热源平均温度与供出的热水温度基本相接近，使用能效率得到很大提高。

应用领域:

本项目属于热电联产供热节能技术研发与应用范畴。

1）针对目前部分机组供热蒸汽参数过高和单级加热的问题，提出了热能深度梯级利用的热网首站改造技术，研制设计了余热回收热能分级的加热系统，提高了供热热源系统的综合效率；

2）提出了采用双热源输出抽汽背压式小汽轮机的方案，实现了小汽轮机排汽余热冬季供热、夏季回热加热凝结水的目标，形成了小汽轮机驱动引风机与供热相结合的多用途动力供暖系统；

3）针对四阀亚临界机组喷嘴面积不合理的问题，优化设计了喷嘴面积，改造了喷嘴型线，提高了四阀亚临界供热机组效率；

4）对湿冷机组凝汽器进行了技术改造, 将热端差控制到2℃以下，实现了低温热网加热器的功能；

5）提出了根据供热汽机低压缸背压确定低压转子级数的方法，满足了供热热水温度的多样性要求。

拖动与采暖多用途动力供暖技术。2012年5月应用于河南国电荥阳电厂600MW超临界#1机组、供热及引风机汽动改造工程中。改造后，机组的年平均厂用电率下降1.3%，每年增加上网电量4290万kWh。通过回热系统的优化，在纯凝发电方式下，机组的供电煤耗较变频方式下降低0.74g/kWh ,纯凝方式下年节约标煤1702吨。冬季采暖方式下，平均供热汽源压力降到了0.019MPa、比汽轮机中压缸排汽供热汽源压力降低了1.009MPa，供热期平均供热汽源温度下降到54.42℃、比汽轮机中压缸排汽供热汽源温度降低了205.42℃，热源蒸汽温度与被加热的热网循环水传热温差为4.62℃，汽机中排抽汽供热、热源蒸汽温度与被加热的热网循环水传热温差为210.41℃，完成同样的供热任务达到同样的供热质量，两种供热技术热源蒸汽单位付出相比减少了661.69kJ/kg，节约有用能70%以上。较中排供热方式煤耗下降4.8g/kWh，采暖方式下年节约标煤5760吨。每年可以节约标煤7462吨。

推广：此项技术特别适用于我国中部地区，如山东、河南、陕西、河北南部等地区纯凝机组的供热改造。因为这些地域有的冬季采暖温度不高，供热规模相对不大，有的部分地区传统上不采暖，这些地区工农业生产规模较大、发电厂较多，但热电厂相对较少，地处城镇的纯凝发电机组较多。

王忠渠男1961年08月高工/主任中国国电集团公司
刘建民男1960年08月教高/院长国电科学技术研究院
徐则林男1959年04月高工/院长国电科学技术研究院北京分院
徐 进男1970年02月高工/副总经理国电榆次热电有限公司
张 攀男1984年09月工程师/主任国电科学技术研究院北京分院
殷培光男1963年10月高工/副总经理国电河南分公司

空冷机组低位能分级混合加热供暖技术。2011年12月应用于国电榆次热电厂1号机330MW空冷机组。高背压供热改造后，平均供热蒸汽压力119KPa比原来下降了281kPa、温度112℃比原来下降了164℃、供热蒸汽焓值2699.43KJ/Kg比原来下降了290KJ/Kg，供出的热水温度90℃以上，从系统中每供1公斤/秒蒸汽的热量与传统供热方式比多转换成动力能290千瓦。相比于常规中排直接供热系统，优质供暖系统在供热量足够大的条件下，汽轮机输入热量不变、机组增加发电量13%左右，供热能力提高了30%。采暖期的节煤效果折算到1#机组上，单机平均供电煤耗下降55.0g/kWh。折算到全年单台机组的供电煤耗下降了27g/kWh，年节约标煤4.05万吨。

推广：此项技术对北方采暖地区的空冷热电机组改造有重要的指导和推广意义。

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