300MW等級汽輪機(jī)低真空供熱改造研究

李伍亮

（哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司 研究院，哈爾濱 150046）

0 引言

低真空供熱是將汽輪機(jī)排汽壓力提高，即降低凝汽器的真空度，提高冷卻水溫度，將凝汽器作為供熱系統(tǒng)的熱網(wǎng)加熱器，而冷卻水直接作為熱網(wǎng)的循環(huán)水，這樣可以充分利用汽輪機(jī)排汽的汽化潛熱加熱冷卻水，熱量得到全部利用，冷源損失相當(dāng)于零，從而提高機(jī)組的循環(huán)熱效率。

目前，在國家節(jié)能減排政策的推動下，各發(fā)電企業(yè)在具備供熱條件的地區(qū)將原設(shè)計為純凝機(jī)組進(jìn)行供熱改造實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)或?qū)⒃釞C(jī)組的供熱能力進(jìn)一步提高，已成為一個趨勢。300MW等級汽輪機(jī)作為供熱的主力機(jī)型，相比于200 MW以下汽輪機(jī)，其排汽量較大，可利用的熱量更多，因此有必要對300 MW等級汽輪機(jī)進(jìn)行低真空供熱改造，解決目前存在的供熱能力不足，無備用熱源等問題。同時，通過改造可實現(xiàn)節(jié)能降耗，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

1 系統(tǒng)配置

為了盡可能滿足一、二級熱網(wǎng)的換熱要求，低真空供熱的加熱系統(tǒng)一般采用兩級串聯(lián)式，熱網(wǎng)循環(huán)水先經(jīng)過凝汽器進(jìn)行第一次加熱，吸收低壓缸的排汽熱量，之后再經(jīng)過供熱首站加熱器完成第二次加熱，生成的高溫?zé)崴椭翢崴芫W(wǎng)通過二級換熱站與二級熱網(wǎng)循環(huán)水進(jìn)行換熱，高溫?zé)崴ㄟ^熱交換后，冷卻水再回到凝汽器，形成一套完整的循環(huán)水系統(tǒng)，供熱首站的汽源多為本機(jī)中排抽汽或其他抽凝機(jī)組的抽汽。

在采暖期，低真空供熱工況運(yùn)行時，冷卻塔及循環(huán)水泵退出運(yùn)行，將凝汽器的循環(huán)水系統(tǒng)切換至由熱網(wǎng)循環(huán)泵建立起來的熱水管網(wǎng)循環(huán)水回路，形成新的“熱-水”交換系統(tǒng)。循環(huán)水回路切換完成后，凝汽器背壓由5～6kPa左右升至40～45kPa，低壓缸排汽溫度由33～36℃升至76～79℃（背壓對應(yīng)的飽和溫度）。經(jīng)過凝汽器的第一次加熱，熱網(wǎng)循環(huán)水出水溫度提升至73～76℃（取凝汽器端差3℃），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)一步提高后供向一次熱網(wǎng)。系統(tǒng)簡圖如圖1所示。

采暖期過后，機(jī)組在純凝工況運(yùn)行時，熱網(wǎng)循環(huán)泵及熱網(wǎng)加熱器退出運(yùn)行，恢復(fù)原循環(huán)水泵及冷卻塔運(yùn)行，凝汽器背壓恢復(fù)至5～6 kPa。

圖1 低真空供熱系統(tǒng)配置

從目前國內(nèi)采用低真空供熱技術(shù)的系統(tǒng)參數(shù)來看，由于汽輪機(jī)長期穩(wěn)定運(yùn)行受排汽溫度不高于80℃的限制，考慮凝汽器端差等因素，低真空供熱的循環(huán)水出水溫度一般不高于76℃，供水溫度范圍一般為60～76℃，回水溫度范圍一般為50～70℃，對應(yīng)運(yùn)行背壓為25～45 kPa。

需要說明的是，對于低真空供熱而言，應(yīng)盡可能降低循環(huán)水回水溫度，以最大程度地利用低壓缸排汽熱量，否則不僅低壓缸排熱量不能得到高效率的利用，還會造成低壓缸排汽溫度超溫，對汽輪機(jī)的安全可靠運(yùn)行帶來較大的影響。

2 汽輪機(jī)改造關(guān)鍵點(diǎn)及運(yùn)行方式

300 MW等級汽輪機(jī)低真空改造有如下關(guān)鍵點(diǎn)：1)汽輪機(jī)低壓部分改造；2）軸系核算；3）凝汽器及輔助系統(tǒng)校核；4）給水泵驅(qū)動形式的選擇；5）原機(jī)組的循環(huán)水系統(tǒng)和熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)的切換；6）全廠運(yùn)行優(yōu)化調(diào)整。

冬季低真空運(yùn)行時，機(jī)組要采取以熱定電的運(yùn)行方式。熱負(fù)荷變工況時有兩種調(diào)整方式：1）在采暖初期，熱負(fù)荷需求量小時，回水溫度降低（低于60℃），可以采用降低背壓運(yùn)行的方式，減少排汽量,降低供熱量；2）當(dāng)回水溫度達(dá)到60℃，供熱量需求仍舊沒有達(dá)到最大需求時，可以調(diào)整抽汽量，調(diào)整供水溫度。

3 性能收益

從汽輪機(jī)熱效率方面看，300 MW等級機(jī)組純凝運(yùn)行時熱效率約為46%，最大供熱運(yùn)行時（抽汽量550 t/h）熱效率約為69.0%，而改成低真空供熱后，熱效率可達(dá)85%以上。若純粹以發(fā)電成本計算，300MW等級汽輪機(jī)低真空供熱改造后，供電煤耗全年節(jié)約標(biāo)煤約3萬t（與利用小時數(shù)等因素有關(guān)）。

4 結(jié)論

對300 MW等級汽輪機(jī)實施低真空供熱改造后，可有效降低機(jī)組的供電煤耗，煤耗降低也有利于電廠在“節(jié)能調(diào)度”政策下增加機(jī)組的發(fā)電量，從而提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。同時，供熱能力的提高將使城市熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱的面積增加，改善城區(qū)的環(huán)境質(zhì)量，將產(chǎn)生良好的社會效益。

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［2］ 駱宗偉.凝汽發(fā)電低真空供熱［J］.礦業(yè)工程，2013（3）：66-67.

［3］ 李延新.汽輪機(jī)低真空供熱系統(tǒng)優(yōu)化研究［J］.中國高新技術(shù)企業(yè)，2012（7）：7-8.