淺談熱電廠循環(huán)水供暖改造

王麗宏　戴春輝

【摘 要】熱電廠抽凝機組汽輪機排汽潛熱的凝汽損失被循環(huán)水帶走經(jīng)冷卻塔散發(fā)到大氣中，這部分冷源損失占整個熱量的60%左右，是一個很大的浪費。利用抽凝機組凝汽余熱進行低真空循環(huán)水供暖改造，可以有效回收機組余熱，滿足部分供熱市場需求，提高機組的熱效率，達到節(jié)能減排的目的。

【關(guān)鍵詞】循環(huán)水；供暖改造；抽凝機組

0.前言

抽凝式汽輪機改造成低真空循環(huán)水供暖機組，是國家推廣的重點節(jié)能技術(shù)之一，在我國北方地區(qū)得到廣泛應(yīng)用。2011年，國家計委、國家經(jīng)貿(mào)委、建設(shè)部發(fā)布的《熱電聯(lián)產(chǎn)項目可行性研究技術(shù)規(guī)定》1.6.7條規(guī)定：“在有條件的地區(qū)，在采暖期間可考慮抽凝機組低真空運行，循環(huán)水供熱采暖的方案，在非采暖期恢復(fù)常規(guī)運行”?，F(xiàn)階段采用低真空循環(huán)水供暖符合國家現(xiàn)行有關(guān)規(guī)定。

在電力行業(yè)火力發(fā)電廠，綜合熱效率一般在35～40%之間，這說明燃料所產(chǎn)生的熱量中有近60%損失掉了。這部分能量由于工質(zhì)的品位較低，無法轉(zhuǎn)換為電能，根據(jù)熱電廠的情況，利用低真空循環(huán)水供暖，可使這部分能量得到充分利用。即在冬季采暖季節(jié)，利用循環(huán)水帶走的大量汽化潛熱進行供暖。若機組不改造，這部分熱量將被循環(huán)水帶走，并通過冷卻塔將熱量散發(fā)在大氣中，白白浪費掉了。

采用循環(huán)水供暖可以提高汽輪機組的熱效率，回收冷卻塔的冷源損失，得到較好的節(jié)能效果。自20世紀70年代開始，我國北方一些電廠（阜新發(fā)電廠、哈爾濱熱電廠、長春發(fā)電廠等）陸續(xù)對部分汽輪機組進行低真空供熱改造，采用排汽加熱循環(huán)冷卻水直接供熱或作為一級加熱器熱源，進行冬季采暖供熱，經(jīng)多家電廠運行實踐表明，從技術(shù)角度講該技術(shù)可靠，機組運行穩(wěn)定。

1.低真空循環(huán)水供暖改造對機組安全性的影響

抽凝式汽輪機低真空運行時，一方面減少了冷源損失，提高了機組熱效率，另一方面由于提高了排汽溫度，改變了汽輪機的熱力工況，使汽輪機長期在變工況下運行，對汽輪機的功率、效率、推力、熱膨脹、真空度等產(chǎn)生影響。隨著真空降低，功率下降，軸向推力增大，排汽溫度升高，汽輪機輔機運行工況也都發(fā)生變化，應(yīng)認真對待，確保機組安全運行。

1.1低真空運行對功率的影響

低真空運行時，由于真空降低，背壓升高使理想焓降減少，在進汽量和效率不變的情況下，將使發(fā)電機功率降低。另外，由于低真空運行時，蒸汽沒有充分膨脹，相對內(nèi)效率也相應(yīng)減少，從而使功率下降。

1.2低真空運行對軸向推力的影響

汽輪機轉(zhuǎn)子的軸向推力是由動葉前后的壓差和蒸汽在動葉內(nèi)動量變化產(chǎn)生的推力、葉輪輪盤前后壓差左右產(chǎn)生的推力以及靜推力等幾部分組成。汽輪機低真空運行時，會對機組的這些推力產(chǎn)生影響，但是從目前已進行低真空運行的機組運行情況看，軸向推力的增加，仍然在機組推力軸承安全運行的范圍內(nèi)，因此不會對機組安全構(gòu)成威脅。由于推力最大值可能出現(xiàn)在純凝工況運行下，因此低真空供暖最好不在純凝工況下運行。另外在實際運行中，應(yīng)隨時注意推力的變化，發(fā)現(xiàn)異常及時處理。

1.3低真空運行對汽缸膨脹的影響

低真空運行時，由于背壓提高，排汽溫度升高，汽缸膨脹量增大，從而改變了通流部分的動靜間隙，甚至使機組產(chǎn)生振動，但由于排汽溫度比較設(shè)計值變化不大，就現(xiàn)有機組低真空運行情況看，對汽缸膨脹量影響不大。

1.4低真空運行對凝汽器的影響

低真空運行時，凝汽器變?yōu)檠h(huán)水加熱器，若一級網(wǎng)回水壓力超過凝汽器承壓能力，則凝汽器銅管及封頭密封得不到保證，必須對凝汽器進行改造，更換銅管和凝汽器封頭，使其能承受較高壓力。為防止循環(huán)水在凝汽器銅管結(jié)垢影響傳熱效果，可以在回水管路上加裝除污器，可以有效解決結(jié)垢問題。另外還可以用原來的膠球清洗裝置定期進行清洗，防止結(jié)垢發(fā)生。低真空運行時，凝汽器的膨脹量因排汽溫度升高而增加。不過因為膨脹量小，在已運行的機組中還沒有對汽輪機的安全運行造成影響。

1.5低真空運行的切換

機組低真空運行切換有兩種方式：一種是冷態(tài)切換，即在機組投運前，機組處于停運狀態(tài)下，把循環(huán)水至冷卻塔的閉路循環(huán)系統(tǒng)切換至外網(wǎng)供熱系統(tǒng)，這種切換方法可靠但是必須停機進行。另一種是熱態(tài)切換，即在機組運行狀態(tài)下，把循環(huán)水至冷卻塔的閉路循環(huán)系統(tǒng)切換至外網(wǎng)供熱系統(tǒng)。這種方法切換時不必停機，只要操作得當，同樣安全可靠。

2.低真空循環(huán)水供暖流程

抽凝機組改造為低真空運行后，凝汽器成為熱水供熱系統(tǒng)的基本加熱器，原來的循環(huán)冷卻水變成了供暖熱媒，在熱網(wǎng)系統(tǒng)中進行閉式循環(huán)，可有效利用汽輪機凝汽所釋放的汽化潛熱。當需要更高的供熱溫度時，則在尖峰加熱器中進行二級加熱。

盡管低壓缸真空度提高后，在相同的進汽量條件下與純凝工況相比，發(fā)電量減少了，并且汽輪機的相對內(nèi)效率也有所下降，但因降低了熱力循環(huán)中的冷源損失，系統(tǒng)總的熱效率仍會有很大程度的提高。

3.總結(jié)

抽凝式汽輪機改造成低真空循環(huán)水供暖機組，可以降低冷源損失。它將不同品位的熱能分級利用（即高品位的熱能用于發(fā)電，低品位的熱能用于集中供熱），提高了能源的利用效率，大幅度提高汽輪機組的總循環(huán)熱效率，是一種行之有效的節(jié)能技術(shù)。冬季循環(huán)水供暖，夏季恢復(fù)為抽凝運行的機組，切換方便。此改造方法簡單易行不需對現(xiàn)有汽輪機組及熱網(wǎng)設(shè)備進行大的改動，而且設(shè)備運行安全可靠，改造費用較低，施工期短，且經(jīng)多家電廠實際運行表明該技術(shù)安全可靠。此項改造完全符合國家產(chǎn)業(yè)政策及企業(yè)節(jié)能增效的長遠利益，是一件利國利民的好事，是十分必要的。

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