100MW機組低真空供熱可行性分析

崔冰

（保定電力職業技術學院 河北保定 071051）

100MW機組低真空供熱可行性分析

崔冰

（保定電力職業技術學院 河北保定 071051）

本文對某電廠采用低真空循環水供熱改造可行性進行分析，對采用低真空方式運行后的機組安全性和經濟性進行討論，提出改造方案，解決凝汽器在低循環水量的運行方式下運行問題。在供熱負荷較大的情況下，合理投入熱網加熱器。

汽輪機；供熱；低真空；循環水

1 汽輪機低真空供熱原理

汽輪機低真空供熱是降低凝汽器真空度，從而提高汽輪機的排汽溫度，利用汽輪機排汽來加熱循環水，并利用循環水對外進行供熱的運行方式。

汽輪機的低真空運行方式能夠將汽輪機的冷源損失充分利用起來，從而提高整個熱力循環的效率。但是低真空供熱屬于汽輪機在一種較惡劣工況下的運行方式，因此對于汽輪機本身的經濟性和安全性均會產生一定的影響。所以要從經濟性和安全性兩方面進行討論，為其低真空方式運行提供理論依據。

某廠2臺CC100-8.83/0.981/0.196型雙抽凝汽式汽輪機計劃在冬季供暖時采用低真空方式進行供熱，本文著重對其低真空供熱方式的可行性進行討論，并對其改造方案提出理論依據。汽輪機主要參數見下表。

表1 汽輪機主要參數

2 汽輪機低真空運行工況的計算

2.1 汽輪機通流部分熱力計算

在通流部分變工況計算前，首先要確定機組結構尺寸、蒸汽初參數p0、t0、汽輪機排汽壓力pc以及蒸汽流量G。第一先假定汽機通流部分的效率ηi，然后由ΔHi=ΔHi·ηi（ΔHt為機組的理想焓降）得到機組有效焓降ΔHi，以及排汽點1（見圖1），并從這點開始計算。在逐級計算中，后一級的級前實際蒸汽狀態，就是前一級的級后蒸汽狀態，這樣逐級計算的結果，可以完成所有壓力級的詳細計算，并得到調節級汽室的蒸汽參數。在第一次倒推計算中，各壓力級（除了第一壓力級外）入口的蒸汽動能是未知的，它們要在前一級計算后才能確定，所以第一次要用假定值代入，并且在第二次計算中由第一次計算的數值代入，再算一遍。如此，可以得到調節級汽室的狀態點，然后進行調節級的詳細計算，反饋回調節級汽室的狀態點用表示。顯然，Z1與Z不一定互相重合，也不一定接近到允許的誤差范圍內，因此需要適當調整汽輪機的排汽點1，從而移動Z1，并重新計算調節級得到新的Z點，這個工作要進行到Z1與Z接近到允許誤差范圍以內為止。此時可以得到汽輪機在低真空方式運行工況下的相對內效率及各級前參數。

2.2 凝汽器的熱力計算

2.2.1 冷卻水在凝汽器中的溫升

冷卻水在凝汽器內吸收蒸汽凝結所放出的熱量，使其出口溫度高于入口溫度。冷卻水在凝汽器內的溫升可以根據凝汽器的熱平衡來確定。

其中，Dc、Dw分別為汽輪機的排汽量和冷卻水流量；hc、h′c分別為汽輪機排汽焓和凝結水的焓；tw1、tw2分別為冷卻水的進、出口溫度。同時，考慮到1kg蒸汽在凝汽器內凝結一般放出約2250kJ的熱量。則，冷卻水在凝汽器內的溫升為：

2.2.2 凝汽器的傳熱端差

在凝汽器總體傳熱系數計算中，我國目前廣泛使用前蘇聯全蘇熱工研究所別爾曼公式，其表達式為：

式中，K0為凝汽器的總體傳熱系數，單位為kW/m2℃；φ為凝汽器冷卻面積清潔程度修正系數，φw為冷卻水流速和管徑修正系數，φt為冷卻水溫度修正系數，φz為冷卻水流程數z的修正系數，φd為凝汽器單位負荷修正系數。

凝汽器的傳熱端差可以表示為：

式中，Ac為凝汽器冷卻水管外表面的總面積。2.2.3汽輪機的排汽溫度

汽輪機的排汽溫度可以表示為：

與汽輪機排汽溫度對應的凝汽器壓力為飽和壓力，即為凝汽器的壓力。

3 機組改造低真空供熱具體實施步驟

為了保證汽輪機低真空供熱后凝汽器內冷卻水的流速，防止凝汽器冷卻水管堵塞，應該將凝汽器由原來的雙面運行改為半面運行。該電廠凝汽器冷卻水量為19000t/h，改為半面運行后，在冷卻水流量為9000t/h的條件下，凝汽器冷卻管內的流速變化不大。

為了保證低真空供熱的冷卻水出口溫度，建議主蒸汽流量由原運行方式的430t/h提高到460t/h。