汽輪機排汽余熱的回收利用

徐金源,張新隆,艾保國

(哈爾濱熱電有限責任公司,黑龍江 哈爾濱 150046)

汽輪機排汽余熱的回收利用

徐金源,張新隆,艾保國

(哈爾濱熱電有限責任公司,黑龍江 哈爾濱 150046)

減少汽輪機排汽損失和回收汽輪機的排汽余熱是提高火力發電廠熱效率的有效方法。在北方地區冬季供暖期,如以汽輪機凝汽器循環水為熱源進行供熱,既能保障汽輪機的正常運行,回收汽輪機的排汽熱量,又解決了供暖問題,經濟效益和社會效益是可觀的。

汽輪機;低真空;回收余熱;供熱

汽輪機在正常運行時,汽輪機循環效率約為40%,大量的熱量是排汽損失被循環水帶走。汽輪機在低真空運行時,汽輪機循環效率約為 30%,有更多的熱能被熱網循環水帶走,機組低真空運行比正常運行效率低,但低真空運行在冷卻排汽的同時又加熱了熱網循環水,可以直接供熱或作為熱網循環水的初次加熱,使汽輪機余熱損失降低,因而,對熱電廠熱力循環供熱來說是相對經濟的。哈爾濱熱電有限責任公司位于在哈爾濱市區內,供熱工作有著諸多方便條件,可以在冬季供暖期將汽輪機的排汽余熱予以回收,避免造成熱資源浪費。

1 減少汽輪機的排汽損失的途徑

在火力發電廠中,汽輪機排汽在凝汽器被循環水冷卻而凝結成水,同時循環水被加熱,其熱量散發在大氣與江河湖泊中,從而產生汽輪機的最大損失—冷源損失。冷源損失是造成火力發電廠效率低的一個主要原因。

為減少汽輪機的冷源損失,在汽輪機的設計、制造方面采用如下方法。

1.1 采用回熱抽汽

采用回熱抽汽就是利用一部分未做完功的蒸汽來加熱汽輪機的凝結水或給水,及進行加熱除氧,以減少汽輪機排汽量,達到減少汽輪機冷源損失的目的,從而提高了電廠的循環熱效率。

1.2 采用可調整抽汽式汽輪機

采用兩級可調整抽汽式汽輪機,將作過一部分功的中間段蒸汽抽出作為熱用戶的生產抽汽,或作為自用蒸汽;并將未作完功的低壓段蒸汽抽出作為采暖抽汽,從而減少了汽輪機的排汽損失,以提高火力發電廠的經濟性。

1.3 采用背壓式汽輪機

采用背壓式汽輪機,可以利用汽輪機的排汽對外熱用戶熱網回水進行加熱,或將排汽直接供給熱用戶,使汽輪機排汽的凝結放熱被熱用戶加以利用,以提高整個電廠的運行經濟性。但此時汽輪機的效率更加降低,也不利于供熱溫度的調整,排汽不能遠距離輸送等。

以上所述,只可減少和小部分地回收汽輪機排汽余熱。若大部分回收汽輪機排汽余熱,低真空運行是較為適宜的方法。

2 汽輪機低真空運行的優越性

所謂低真空運行,就是冬季利用熱力網的供熱回水,作為機組排汽的冷卻水源,來冷卻汽輪機的排汽而凝結成水,另外,熱網回水被加熱作為熱網供水或做熱網初級加熱;因熱力網的供熱回水的溫度比正常的循環水溫度要高,所以相應的真空就要低,在冬季利用熱網回水作為循環水的運行方式稱為低真空運行。

2.1 低真空供熱的環保性

2.1.1 采取集中供熱,熱力設備容量大,可以減少那些效率低、運行條件差的廠用和采暖鍋爐,既節約了投資費用,又減少鍋爐維修工作。

2.1.2 低真空供熱可以大大改善城市燃料分散運輸和減少灰渣清除等工作。

2.1.3 低真空供熱減少了 S O2的排放,改善了城市的衛生條件,有利于提高生活品質。

2.2 減少凝汽器銅管的結垢

雖然凝汽器的排汽溫度升高,容易引起銅管的結垢,但熱網循環水采用的是化學處理過的軟化水,硬度大大降低,相對于以前汽輪機的循環水狀態來講,水的品質有很大提高,從而使結垢減少。另外,定期采用膠球泵對凝汽器進行沖洗,供熱循環水補水采用軟化水,在化學車間裝有水處理裝置與儲水箱,專門用于熱網循環水補水,補水泵采用變頻控制,以便控制熱網回水壓力恒定。

2.3 節約廠用電

低真空運行時,熱網循環水流經機組凝汽器是通過熱網循環水泵進行的,本機的循環水泵可以停止運行,節約了廠用電。因機組低真空運行,熱量被熱力戶利用,循環水不必再送到冷卻水塔,就減少了水的消耗,本機的循環水泵可以作為其他機組的備用泵,增加了其它機組的運行穩定性。

3 哈爾濱熱電廠低真空供熱的應用

哈熱電廠 1、2號機(51-25-1型)已改造成低真空運行的機組,在冬季改為低真空運行,其排汽熱量全部用于采暖;供暖期過后,又將機組由低真空切換成凝汽式運行,對機組的循環水系統進行改造,便于切換時操作。在供暖期的運行規程加以修正,低真空運行時,1、2號機組負荷 21～23 MW,蒸汽流量在 120 t/h左右,排汽壓力 50～60 k P a,排汽溫度 80～85℃。冬季熱網水流量在 3500 t/h左右,機組的脹差、串軸振動、推力瓦溫度均在規程規定的范圍內,熱網回水溫度在 60℃以下,凝汽出口溫度在 70℃,可以直接供給熱用戶取暖之用。如果在冬季最冷的季節里,再經過熱網加熱器加熱到所需溫度再供給熱用戶,但回水不超過 60℃。實踐證明,哈熱電廠 1、2號機組在冬季低真空運行供暖是安全經濟可靠的,同時機組在冬季、夏季可以發電運行。

如哈熱電廠 1、2號機,在低真空運行時,可節約標準煤 6～7 t/h。按節約 6.5 t煤計算,每天可節約標準煤 6.5×24=156 t。冬季供暖期按 180天計算,1年可以節約標準煤 156×180=28 080 t。標準煤按 520元/t計算,1年就可以為熱電廠節約 28 080×520≈1 460萬元,2臺機 ×1 460萬 =2 920萬元。通過計算,2臺 51-25-1型汽輪機在低真空供熱時,1個供暖期可以節約燃煤費 2 920萬元。

4 推廣汽輪機低真空供熱的探討

汽輪機低真空供熱(用熱網回水冷卻汽輪機排汽)應在熱電企業中推廣與應用。這一綠色的供暖方式,將有效地控制 S O2的減排和水資源的最大化利用。汽輪機低真空供熱是既環保又適應城市發展的一種方法,是熱電聯產節約能源,改善環境,深化熱電企業的有效措施。

我國汽輪機低真空供熱的改造機組是在中小型汽輪機中進行的,探討汽輪機低真空運行是否可在大型汽輪機中嘗試。

因當今世界能源越來越緊缺,在我國尤為突出。如何提高能源的利用率,為國家現代化建設提供可靠的能源保證,根據國家“上大壓小”的政策,我國的中小型汽輪機要逐步關停淘汰,也就是利用低真空運行來回收汽輪機余熱的方法在逐漸消失。如何想辦法回收大型汽輪機的排汽余熱是應深入探討研究。

設想對 300 MW機組,同時將其改造成冬季可以低真空運行供暖,夏季又可以切換為凝汽式運行。300 MW機組凝汽器通水量3萬 t/h,而哈熱電廠現有 3個熱網的供水流量是 1.3萬 t/h以上。哈熱電廠的熱力網已與哈爾濱發電廠的熱力網并網運行,應該借助商業方面的經驗,及早做好準備,如果哈爾濱發電廠搬遷,化工熱電廠報停,哈熱電廠的供熱面積就要翻番,熱網供水量要達到 2.5～3萬t/h以上。另外,哈市的住房在不斷地建設,供熱面積將逐漸擴大。如果 300 MW機組有 1臺機組是低真空運行,它的余熱全部回收,其經濟效益相當可觀。

因 300 MW機組龐大,改為低真空運行的時候,在降低真空、排汽溫度升高時,會遇到許多的問題。如何改造 300 MW機組的低真空運行,有兩種方法:一是,改造汽輪機的本體使之既能高真空正常運行,又可低真空供熱運行,費用比較高;二是,探討采取低溫供熱的方法,也就是盡量降低熱網供水溫度,并滿足供熱要求,將熱網回水降至 50℃以下,或者更低一些,使熱網的回水溫度和循環水溫度更加接近,只對循環水系統進行改動,這樣對保障機組的安全運行更有利。

Recycle and apply exhausted waste heat generated by turbine

XUJinyuan, ZHANGXinlong, AIBaoguo
(Harbin The rmal Power Co., Ltd., Harbin 150046, China)

The effective way to reduce and recycle exhausted waste heat is to enhancethermal efficiency of power plant.This paper in troduces severalmethods to reduce exhausted waste heat, especially running in low vacuum,and their effects and sugges tsrunning high-capacity unit in low vacuum.

turbine;lowvacuum;recycle waste heat;heat supply

T K 11+5

B

1002-1663(2010)03-0237-02

2010-01-18

徐金源(1957-),男,1979年畢業于哈爾濱電力學校動力工程專業,工程師。

(責任編輯 李世杰)