汽輪機高背壓循環水供熱改造與評測

汪永生

（京能（赤峰）能源發展有限公司，內蒙古赤峰，024000）

汽輪機高背壓循環水供熱改造與評測

汪永生

（京能（赤峰）能源發展有限公司，內蒙古赤峰，024000）

為滿足現階段城市供熱發展和企業節能增效的需求，京能（赤峰）能源發展有限公司#1機組立足于熱網系統適應性分析，從汽輪機本體結構和系統供熱方式入手，實施了高背壓循環水供熱技術改造，并從供熱量、運行方式、節能效果等方面進行了評測。表明此次供熱改造實現簡單、安全穩定，降低了能源消耗、提高了供熱能力。

高背壓；循環水供熱；節能增效；適應性分析；評測

引言

京能（赤峰）能源發展有限公司現有2臺型號為CC135/N150-13.24/535/535/0.981/0.29（額定抽汽工況負荷135 MW，額定純凝工況負荷150 MW，額定主蒸汽壓力13.24 MPa，額定主蒸汽溫度535℃，工業抽汽壓力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，配備2×480 t/h循環流化床鍋爐，設計采暖供熱能力330 MW，同時可外供80 t/h工業蒸汽。

目前，兩臺機組最大供熱能力303 MW，但隨著城市基礎建設及公共設施建設的迅速發展，最大采暖熱負荷需要380 MW。顯然，現有的供熱能力已不能滿足供熱發展的需求，因此決定將#1汽輪機進行技術改造，以實現高背壓循環水供熱改造。

1 熱網系統適應性分析與改造設想

1.1 熱網循環水

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

1.2 熱網循環水泵

熱網首站原有3臺熱網循環水泵，單臺流量為2 640 t/h，揚程為1.16 MPa。正常運行時，熱網供水壓力為1.15 MPa，回水壓力為0.30～0.35 MPa，由于改造后熱網循環水量由4 800 t/h增加到6 000 t/h，原水泵容量不能滿足改造后要求，因此應增加一臺熱網循環水泵。

1.3 凝汽器

為適應#1汽輪機組高背壓改造后凝汽器循環水參數的改變，對凝汽器部分部件進行更換，將凝汽器的水側承壓能力由0.3 MPa提高至1.0 MPa，采暖期間，凝汽器水側采用單進單出、四流程運行，滿足熱網循環水換熱需求。循環水系統改造后的設計思路如圖1所示。

圖1 改造后循環水系統結構設計思考

2 機組改造方案

結合熱網系統適應性分析與改造設想，正式提出機組改造方案。

2.1 系統供熱方式改造

高背壓循環水供熱采用串聯式兩級加熱系統，熱網循環水首先經過凝汽器進行第一次加熱，吸收低壓缸排汽余熱，然后再經過供熱首站蒸汽加熱器完成第二次加熱，生成高溫熱水，送至熱水管網通過二級換熱站與二級熱網循環水進行換熱，高溫熱水冷卻后再回到機組凝汽器，構成一個完整的循環水路。

采暖供熱期間，#1機組所對應的冷水塔及循環水泵退出運行，#1機組的輔機冷卻用開式循環冷卻水取自#2機組循環水供水母管，回水至#1機組循環水回水母管。將凝汽器的循環水系統切換至熱網循環水泵建立起來的熱水管網循環水回路，形成新的“熱—水”交換系統。循環水回路切換后，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℃。經過凝汽器的第一次加熱，熱網循環水回水溫度由44℃提升至66～71℃，然后經熱網循環泵升壓后送入首站熱網加熱器，將熱網供水溫度進一步加熱后供向一次熱網[1]。

2.2 汽輪機本體改造

#1汽輪機組高背壓改造過程中，進行了汽輪機本體低壓缸通流改造，去掉低壓正反向第四級動葉，安裝假葉根；重新設計低壓正反向末級、次末級動葉以及隔板[2]；低壓正反向各增加一級導流環及末級葉片去濕環。汽輪機低壓末級葉片長度710 mm改短至450 mm；低壓缸次末級葉片長度435 mm改短至320 mm；

3 改造后評測

3.1 供熱量的變化

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

3.2 運行方式的變化

汽輪機排汽壓力越高，供熱量越大，但是排汽溫度也受到排汽缸結構和軸承的限制。根據我國發電設備行業和電力行業的共同規定，排汽溫度的運行值不能超過80℃[3]，否則可能對后軸承和軸系的安全帶來影響。為了安全起見，排汽溫度設計值確定在75℃左右，所對應的排汽壓力為38 kPa.a，并在運行中保證絕對不大于此壓力。

3.3 節能效果分析

采暖期#1機組改造前、后技術經濟指標對比如表1所示。通過一些關鍵指標，不難得出三點重要結論：

（1）#1機組在采暖期的供熱量增加79.7萬GJ，采暖期平均發電標準煤耗率下降90.8 g/kWh。在非采暖期我廠只有1臺機組運行，所以#1機組運行時間以1個月計算，平均發電功率為110 MW，發電煤耗同改造前增加15 g/kWh。經計算，在非采暖期#1機組多耗煤為：15 g/kWh ×110×103kWh×30×24 =0.118 8萬噸；#1機組進行低真空供熱改造后年節約標煤量：1.73-0.1188=1.6112萬噸[4]。

（2）#1機組高背壓供熱改造前，冬季運行一臺冷卻塔循環水泵。改造后，冬季停運冷卻塔循環水泵，但熱網循環水量增加，故增設一臺熱網循環水泵。通過計算，輔機多消耗功率約為137 kW，改造后相對改造前熱網循環水泵年多耗電59.2萬kWh[5]，但用電效率大有提升；

（3）每座冷卻塔風吹損失為10 t/h，蒸發損失為100 t/h，總損失為110 t/h。改造后，電廠冬季停用一座冷卻塔，其損失降為零，采暖期180天，節水47.52萬 t。

表1 改造前后技術經濟指標一覽表

4 結束語

汽輪機高背壓運行循環水供熱經濟效益良好、社會效益顯著。系統改造比較簡單，設備可以安全穩定運行。改造后對降低冷源損失，提高熱電廠采暖供熱能力、提高運行效率非常有效。

[1]崔海虹, 崔立敏. 熱電廠汽輪機低真空循環水供熱改造及節能分析[J]. 區域供熱, 2011(3):76-78.

[2]哈爾濱汽輪機廠.汽輪機啟動運行說明[Z]. 2008.

[3]黃樹紅. 汽輪機原理[M]. 北京: 中國電力出版社, 2008.

[4]王鵬, 王進仕, 邵珺. 330MW機組凝汽器改造及其經濟性分析[J]. 汽輪機技術, 2010, 52(1):71-73.

[5]楊圣春. 凝汽發電機組的供熱改造方法研究[J]. 電力學報, 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，汽輪機運行專工，工程師。研究方向：電廠汽輪機運行。

E-mail: cfnywys@163.com