汽輪機(jī)高背壓循環(huán)水供熱改造與評(píng)測(cè)

汪永生

（京能（赤峰）能源發(fā)展有限公司，內(nèi)蒙古赤峰，024000）

汽輪機(jī)高背壓循環(huán)水供熱改造與評(píng)測(cè)

汪永生

（京能（赤峰）能源發(fā)展有限公司，內(nèi)蒙古赤峰，024000）

為滿(mǎn)足現(xiàn)階段城市供熱發(fā)展和企業(yè)節(jié)能增效的需求，京能（赤峰）能源發(fā)展有限公司#1機(jī)組立足于熱網(wǎng)系統(tǒng)適應(yīng)性分析，從汽輪機(jī)本體結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)供熱方式入手，實(shí)施了高背壓循環(huán)水供熱技術(shù)改造，并從供熱量、運(yùn)行方式、節(jié)能效果等方面進(jìn)行了評(píng)測(cè)。表明此次供熱改造實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、安全穩(wěn)定，降低了能源消耗、提高了供熱能力。

高背壓；循環(huán)水供熱；節(jié)能增效；適應(yīng)性分析；評(píng)測(cè)

引言

京能（赤峰）能源發(fā)展有限公司現(xiàn)有2臺(tái)型號(hào)為CC135/N150-13.24/535/535/0.981/0.29（額定抽汽工況負(fù)荷135 MW，額定純凝工況負(fù)荷150 MW，額定主蒸汽壓力13.24 MPa，額定主蒸汽溫度535℃，工業(yè)抽汽壓力0.981 MPa，采暖抽汽壓力0.294 MPa）的超高壓中間再熱雙抽凝汽式汽輪機(jī)，配備2×480 t/h循環(huán)流化床鍋爐，設(shè)計(jì)采暖供熱能力330 MW，同時(shí)可外供80 t/h工業(yè)蒸汽。

目前，兩臺(tái)機(jī)組最大供熱能力303 MW，但隨著城市基礎(chǔ)建設(shè)及公共設(shè)施建設(shè)的迅速發(fā)展，最大采暖熱負(fù)荷需要380 MW。顯然，現(xiàn)有的供熱能力已不能滿(mǎn)足供熱發(fā)展的需求，因此決定將#1汽輪機(jī)進(jìn)行技術(shù)改造，以實(shí)現(xiàn)高背壓循環(huán)水供熱改造。

1 熱網(wǎng)系統(tǒng)適應(yīng)性分析與改造設(shè)想

1.1 熱網(wǎng)循環(huán)水

高背壓改造后，將用熱網(wǎng)水替代循環(huán)水作為凝汽器的冷卻水源。在保證熱網(wǎng)供熱質(zhì)量的前提下，#1機(jī)組熱網(wǎng)循環(huán)水回水溫度定為44℃，熱網(wǎng)循環(huán)水量定為6 000 t/h，并保持采暖期間熱網(wǎng)水量基本穩(wěn)定不變。為了最大限度地吸收低壓缸排汽熱量，同時(shí)考慮端差的影響，凝汽器的熱網(wǎng)循環(huán)水供水溫度最高定為71℃，相應(yīng)的低壓缸排汽壓力為38 kPa，排汽溫度為75℃。

1.2 熱網(wǎng)循環(huán)水泵

熱網(wǎng)首站原有3臺(tái)熱網(wǎng)循環(huán)水泵，單臺(tái)流量為2 640 t/h，揚(yáng)程為1.16 MPa。正常運(yùn)行時(shí)，熱網(wǎng)供水壓力為1.15 MPa，回水壓力為0.30～0.35 MPa，由于改造后熱網(wǎng)循環(huán)水量由4 800 t/h增加到6 000 t/h，原水泵容量不能滿(mǎn)足改造后要求，因此應(yīng)增加一臺(tái)熱網(wǎng)循環(huán)水泵。

1.3 凝汽器

為適應(yīng)#1汽輪機(jī)組高背壓改造后凝汽器循環(huán)水參數(shù)的改變，對(duì)凝汽器部分部件進(jìn)行更換，將凝汽器的水側(cè)承壓能力由0.3 MPa提高至1.0 MPa，采暖期間，凝汽器水側(cè)采用單進(jìn)單出、四流程運(yùn)行，滿(mǎn)足熱網(wǎng)循環(huán)水換熱需求。循環(huán)水系統(tǒng)改造后的設(shè)計(jì)思路如圖1所示。

圖1 改造后循環(huán)水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思考

2 機(jī)組改造方案

結(jié)合熱網(wǎng)系統(tǒng)適應(yīng)性分析與改造設(shè)想，正式提出機(jī)組改造方案。

2.1 系統(tǒng)供熱方式改造

高背壓循環(huán)水供熱采用串聯(lián)式兩級(jí)加熱系統(tǒng)，熱網(wǎng)循環(huán)水首先經(jīng)過(guò)凝汽器進(jìn)行第一次加熱，吸收低壓缸排汽余熱，然后再經(jīng)過(guò)供熱首站蒸汽加熱器完成第二次加熱，生成高溫?zé)崴?，送至熱水管網(wǎng)通過(guò)二級(jí)換熱站與二級(jí)熱網(wǎng)循環(huán)水進(jìn)行換熱，高溫?zé)崴鋮s后再回到機(jī)組凝汽器，構(gòu)成一個(gè)完整的循環(huán)水路。

采暖供熱期間，#1機(jī)組所對(duì)應(yīng)的冷水塔及循環(huán)水泵退出運(yùn)行，#1機(jī)組的輔機(jī)冷卻用開(kāi)式循環(huán)冷卻水取自#2機(jī)組循環(huán)水供水母管，回水至#1機(jī)組循環(huán)水回水母管。將凝汽器的循環(huán)水系統(tǒng)切換至熱網(wǎng)循環(huán)水泵建立起來(lái)的熱水管網(wǎng)循環(huán)水回路，形成新的“熱—水”交換系統(tǒng)。循環(huán)水回路切換后，凝汽器背壓由5～7 kPa左右升至30～38 kPa，低壓缸排汽溫度由30～40℃升至69～75℃。經(jīng)過(guò)凝汽器的第一次加熱，熱網(wǎng)循環(huán)水回水溫度由44℃提升至66～71℃，然后經(jīng)熱網(wǎng)循環(huán)泵升壓后送入首站熱網(wǎng)加熱器，將熱網(wǎng)供水溫度進(jìn)一步加熱后供向一次熱網(wǎng)[1]。

2.2 汽輪機(jī)本體改造

#1汽輪機(jī)組高背壓改造過(guò)程中，進(jìn)行了汽輪機(jī)本體低壓缸通流改造，去掉低壓正反向第四級(jí)動(dòng)葉，安裝假葉根；重新設(shè)計(jì)低壓正反向末級(jí)、次末級(jí)動(dòng)葉以及隔板[2]；低壓正反向各增加一級(jí)導(dǎo)流環(huán)及末級(jí)葉片去濕環(huán)。汽輪機(jī)低壓末級(jí)葉片長(zhǎng)度710 mm改短至450 mm；低壓缸次末級(jí)葉片長(zhǎng)度435 mm改短至320 mm；

3 改造后評(píng)測(cè)

3.1 供熱量的變化

改造后#1機(jī)組高背壓供熱量為102 MW，供熱首站加熱蒸汽供熱能力為281 MW，故熱網(wǎng)循環(huán)水總吸收熱量Qx為383 MW，供熱量增加了80 MW。由于#1機(jī)組高背壓供熱后，熱網(wǎng)循環(huán)水回水溫度T0設(shè)定為44℃，熱網(wǎng)循環(huán)水量G穩(wěn)定在6 000 t/h，因此熱網(wǎng)首站出口熱網(wǎng)循環(huán)水最高供水溫度

3.2 運(yùn)行方式的變化

汽輪機(jī)排汽壓力越高，供熱量越大，但是排汽溫度也受到排汽缸結(jié)構(gòu)和軸承的限制。根據(jù)我國(guó)發(fā)電設(shè)備行業(yè)和電力行業(yè)的共同規(guī)定，排汽溫度的運(yùn)行值不能超過(guò)80℃[3]，否則可能對(duì)后軸承和軸系的安全帶來(lái)影響。為了安全起見(jiàn)，排汽溫度設(shè)計(jì)值確定在75℃左右，所對(duì)應(yīng)的排汽壓力為38 kPa.a，并在運(yùn)行中保證絕對(duì)不大于此壓力。

3.3 節(jié)能效果分析

采暖期#1機(jī)組改造前、后技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比如表1所示。通過(guò)一些關(guān)鍵指標(biāo)，不難得出三點(diǎn)重要結(jié)論：

（1）#1機(jī)組在采暖期的供熱量增加79.7萬(wàn)GJ，采暖期平均發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率下降90.8 g/kWh。在非采暖期我廠(chǎng)只有1臺(tái)機(jī)組運(yùn)行，所以#1機(jī)組運(yùn)行時(shí)間以1個(gè)月計(jì)算，平均發(fā)電功率為110 MW，發(fā)電煤耗同改造前增加15 g/kWh。經(jīng)計(jì)算，在非采暖期#1機(jī)組多耗煤為：15 g/kWh ×110×103kWh×30×24 =0.118 8萬(wàn)噸；#1機(jī)組進(jìn)行低真空供熱改造后年節(jié)約標(biāo)煤量：1.73-0.1188=1.6112萬(wàn)噸[4]。

（2）#1機(jī)組高背壓供熱改造前，冬季運(yùn)行一臺(tái)冷卻塔循環(huán)水泵。改造后，冬季停運(yùn)冷卻塔循環(huán)水泵，但熱網(wǎng)循環(huán)水量增加，故增設(shè)一臺(tái)熱網(wǎng)循環(huán)水泵。通過(guò)計(jì)算，輔機(jī)多消耗功率約為137 kW，改造后相對(duì)改造前熱網(wǎng)循環(huán)水泵年多耗電59.2萬(wàn)kWh[5]，但用電效率大有提升；

（3）每座冷卻塔風(fēng)吹損失為10 t/h，蒸發(fā)損失為100 t/h，總損失為110 t/h。改造后，電廠(chǎng)冬季停用一座冷卻塔，其損失降為零，采暖期180天，節(jié)水47.52萬(wàn) t。

表1 改造前后技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)一覽表

4 結(jié)束語(yǔ)

汽輪機(jī)高背壓運(yùn)行循環(huán)水供熱經(jīng)濟(jì)效益良好、社會(huì)效益顯著。系統(tǒng)改造比較簡(jiǎn)單，設(shè)備可以安全穩(wěn)定運(yùn)行。改造后對(duì)降低冷源損失，提高熱電廠(chǎng)采暖供熱能力、提高運(yùn)行效率非常有效。

[1]崔海虹, 崔立敏. 熱電廠(chǎng)汽輪機(jī)低真空循環(huán)水供熱改造及節(jié)能分析[J]. 區(qū)域供熱, 2011(3):76-78.

[2]哈爾濱汽輪機(jī)廠(chǎng).汽輪機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行說(shuō)明[Z]. 2008.

[3]黃樹(shù)紅. 汽輪機(jī)原理[M]. 北京: 中國(guó)電力出版社, 2008.

[4]王鵬, 王進(jìn)仕, 邵珺. 330MW機(jī)組凝汽器改造及其經(jīng)濟(jì)性分析[J]. 汽輪機(jī)技術(shù), 2010, 52(1):71-73.

[5]楊圣春. 凝汽發(fā)電機(jī)組的供熱改造方法研究[J]. 電力學(xué)報(bào), 2011, 26(4):357-360.

Reformation and Evaluation onHeat Supply Using Circulating Water Under High Back Pressure Generated by a Steam Turbine

WANG Yong–sheng
(Beijing (Chifeng) Energy Developments Co., Ltd., Chifeng, Inner Mongolia,024000, China)

In order to meet the requirements of heating development for cities as well as energy conservation and benefit increase for enterprises at the present stage, #1 unit of Beijing (Chifeng) Energy Developments Co., Ltd.carries out technical reformation on heat supply using circulating water under high back pressure, which is based on the adaptability analysis of heating network system, the main body structure of steam turbine as well as its heating mode. Also, the heating capacity, operation mode, and effect of energy conservation are evaluated, showing that the reformation has characteristics of simple, safe and stable, as well as ability of reduction on the energy consumption and improvement on the heat supply.

High Back Pressure; Heat Using Circulating Water; Energy Conservation and Benefit Increase; Adaptability Analysis; Evaluation

TK267

A

2095-8412 (2016) 06-1160-03

10.14103/j.issn.2095-8412.2016.06.028

汪永生(1977-)，男，漢族，江蘇淮安人，汽輪機(jī)運(yùn)行專(zhuān)工，工程師。研究方向：電廠(chǎng)汽輪機(jī)運(yùn)行。

E-mail: cfnywys@163.com