（1.内蒙古京海煤矸石发电有限责任公司乌海016000；北京源深节能技术有限责任公司北京100142）
摘要：火力发电厂的冷端损失是电厂热力系统的最大损失。在冬季额定供热工况下，汽轮机排汽损失可占燃料总发热量的30%以上。汽轮机排汽对于火力发电厂来说是废热排放，但对于低品位的建筑采暖而言，则构成巨大的能源浪费。
关键词：燃煤发电机组；余热回收；乏汽；增汽机
1.引言
我国目前是世界上最大的温室气体排放国之一，“节能减排”是“十三五”期间我国社会经济发展的一个重要核心。提高能源利用率、加强余热回收利用是节约能源、降低碳排放、保护环境的根本措施。
火力发电厂的冷端损失是电厂热力系统的最大损失。以京海电厂为例，在冬季额定供热工况下，汽轮机排汽损失可占燃料总发热量的39%以上。汽轮机排汽对于火力发电厂来说是废热排放，但对于低品位的建筑采暖而言，则构成巨大的能源浪费。如果汽轮机乏汽余热能够充分回收用于供热，将大幅提高电厂的供热能力和能源利用效率，带来巨大的节能效益、环保效益与社会效益。
余热资源作为一种典型的绿色能源，它的合理、有效的利用可大量替代一次性不可再生能源的消耗。随着科技不断进步，过去曾不被看好的100摄氏度以下低温余热资源，如今正在被利用起来。我国余热资源潜力巨大，亟待进一步挖掘。
2.乏汽余热回收工作原理
（1）增汽机的工作原理
增汽机技术是基于拉法尔喷嘴的原理进行二次研发的新应用。采用原有热网抽汽作为动力，抽取乏汽并压缩升压，提高乏汽品位（饱和温度）以实现乏汽利用。
增汽机的实质是一个流体压缩机，增汽机的结构主要由喷嘴，负压腔，文丘里管三部分组成。高压蒸汽在经过喷嘴后，变成高速射流，根据空气动力学的原理，其四周的静压力将随着流速升高急剧降低，形成负压区将相对较低的蒸汽吸入，经过混合加速，通过文丘里喉管后扩容降速升压，以高于吸入口的压力排出。在这个过程中，A口的蒸汽膨胀做功，对B口蒸汽进行压缩，最后两者达到一致的压力、温度，从C口排出，实现了蒸汽压缩的过程。
图1增汽机技术原理图
图1为增汽机的流程简图。压力为Pa的高压蒸汽经过喷管流入，在喷管中膨胀加速，动能增加，压力降低。在喷管出口，当压力降低到被引射流体压力Pb之下时，将被引射流体引入混合室进行混合，以某一平均流速流向扩压管，降速而增压至Pc流出。
增汽机主要参数：
1）COP值定义
COP值（增汽机制热系数）：COP值指增汽机（排汽）供热量/增汽机动力蒸汽的热量。比如，1kJ的动力蒸汽，引射1kJ的机组乏汽（吸入蒸气），排汽总共供应2kJ的热量，则其COP值为2。
2）引射系数
增汽机的工作性能以单位质量的动力蒸汽所引射的吸入蒸汽质量来表示，称为引射系数μ，即：
3）增汽机引射系数与COP的关系
其中：
hm——动力蒸汽的焓值，kJ/kg
hs——吸入蒸汽的焓值，kJ/kg
hd’——增汽机排汽放热后疏水的焓值，kJ/kg
由上式可知：
★增汽机的COP值总是大于1；
★引射系数越大，COP值越大。
为了进一步增加汽轮机乏汽供热量，增加乏汽使用，方案二在方案一的基础上，将一套增汽机系统串联在高背压热网凝汽器A和热网首站的加热器之间。热一次网循环水回水在电厂内依次经过高背压凝汽器A，增汽机系统凝汽器B和热网加热器的三级加热。其中，高背压热网凝汽器A的热源和增汽机系统凝汽器B的低压蒸汽均来自1号机组汽轮机的乏汽，增汽机系统凝汽器B的引射汽源和热网加热器的热源均来自1号和2号机组的供热抽汽母管。
3.总体解决方案
将一套增汽机系统串联在高背压热网凝汽器A和热网首站的加热器之间。热一次网循环水回水在电厂内依次经过高背压凝汽器A，增汽机系统凝汽器B和热网加热器的三级加热。其中，高背压热网凝汽器A的热源和增汽机系统凝汽器B的低压蒸汽均来自1号机组汽轮机的乏汽，增汽机系统凝汽器B的引射汽源和热网加热器的热源均来自1号和2号机组的供热抽汽母管。如图2所示：
图2系统流程图
4.系统的主要参数
1）乏汽用量越多，供热成本越低，现阶段选取汽轮机的高背压运行值为32kPa，考虑空冷排汽管路动压降之后，高背压热网凝汽器A和增汽机低压汽源进口处的设计压力取30kPa。
2）高背压热网凝汽器A端差按照2℃选取，在有限的热一次网循环水流量下，以尽大可能多利用乏汽供热，高背热网压凝汽器的热一次网循环水出水温度设计为67℃。
3）增汽机系统凝汽器B端差也选取2℃，热一次网循环水出水温度按增汽机选型优化结果选定为81℃。
4）考虑到热网凝汽器的凝结水需要经过精处理，因此设计其凝结水温度为69℃。
5）根据火用的理论，热网加热器的疏水温度与凝结水回水点的温度越接近，朗肯循环的热效率越高，根据热网加热器技术协议的疏水温度和运行参数，热网加热器疏水宜回水至6号低加入口处的凝结水管道，温度不宜低于此处凝结水的温度。
6）得益于增汽机系统的贡献，在采暖初末期，仅依靠高背压热网凝汽器A和增汽机系统，京海热电热一次网供水温度就可以不低于81℃。
7）将热一次网供水温度加热到81℃以上的部分，由汽轮机抽汽通过热网加热器来完成。
5.小结
增汽机是一种独特的通过抬升乏汽压力来提升加热能力的手段，同时采用了一种结构简单，后期维护量少的设备。与现有的吸收式热泵相比过程更加简单，后续投资性价比更好。
本论文对基于增汽机的乏汽余热利用综合解决方案进行了研究，介绍了增汽机余热回收的基本原理和综合解决方案，对系统的主要参数予以论述，新型技术路线能够实现燃煤发电机组乏汽余热的深度回收，是对现有电厂余热利用方式的扩充，增汽机与乏汽凝汽器在运行特性上存在较大互补。初末期乏汽凝汽器的优势明显，但在严寒期存在退出的可能；而增汽机在初末期不需要投运，在后续的初寒期投运，尤其在系统发生欠温的严寒期，增汽机可以满负荷运行。使系统的热负荷适应性更强。