汽輪機高背壓循環(huán)水供熱改造

次 懷 春

(山西省工業(yè)設備安裝集團有限公司，山西 太原 030032)

0 引言

汽輪機高背壓雙轉(zhuǎn)子互換循環(huán)水供熱改造的過程中最為關鍵的就是進行低壓與凝氣器結(jié)構的改造。將整個汽輪機的基礎結(jié)構部分不做任何的改造處理，只需要將300 MW汽輪機高背壓部分實施低壓缸的整體設計，應用先進的結(jié)構系統(tǒng)優(yōu)化設計技術，從而達到了在采暖期內(nèi)實現(xiàn)高背壓循環(huán)水供熱的效果。機組在供暖期間內(nèi)應用高背壓模塊，凝汽器切換，然后通過利用系統(tǒng)中所存在的汽體實現(xiàn)供熱，達到了司機使用的需要；而在非供暖期內(nèi)，應用低壓流通模塊來有效的提升整體結(jié)構的流通效率，從而達到了低消耗發(fā)電的要求。

1 項目概述

某公司具備兩臺超高壓中間再熱雙抽凝汽式汽輪機，該設備配置的是2×480 t/h的循環(huán)流化床鍋爐，采暖供熱能力設計為330 MW。該機組的目前最大供熱率為303 MW，但是隨著基礎建設的不斷發(fā)展，采暖供熱率需要達到380 MW，以現(xiàn)有的功率來看，很難滿足基礎建設發(fā)展的需求，故而，決定對汽輪機進行技術改造，以提高高背壓循環(huán)水供熱水平。

2 供暖期與非供暖期無擾切換

整個系統(tǒng)內(nèi)在供暖期內(nèi)，要進行高背壓轉(zhuǎn)子部分的更換，再供暖完成之后，需要進行揭缸并且將其更換為高效純凝轉(zhuǎn)子，也就是說每年需要進行揭缸兩次。但是需要注意的是，在供暖期與非供暖期內(nèi)，需要確保通流能夠達到通用性的效果，否則將不能夠?qū)崿F(xiàn)切換。

在揭缸的過程中，只需要將系統(tǒng)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子與隔板進行更換，就能夠?qū)崿F(xiàn)整體性能的轉(zhuǎn)變。進行高背壓改造的過程中，機組級數(shù)應該減少2級。純凝工況環(huán)境下需要先進行通流，從而可以提高工作效率，降低能源的消耗。

3 熱力系統(tǒng)

當高背壓供熱工況時，熱網(wǎng)循環(huán)水作為凝汽器的冷卻水，凝汽器背壓升高為54 kPa，此時凝汽器出口溫度為80 ℃。初末寒期，熱網(wǎng)循環(huán)水80 ℃已滿足供暖需求。極寒期，可采用本機抽汽或鄰機抽汽，在熱網(wǎng)首站對熱網(wǎng)循環(huán)水進行二次加熱，可滿足更高要求的供暖需要。回水釋放熱量后，溫度降為50 ℃，再回到凝汽器，構成完整循環(huán)水路。系統(tǒng)圖見圖1。

高背壓供熱工況條件之下，因為將系統(tǒng)中的最末兩級直接取消，所以在其正常工作的過程中，8號低加前后兩側(cè)的段差為0，也就是該部分中只是達到了貫通的作用。此時如果考慮到了一年兩次的拆卸數(shù)量，并不需要進行封堵處理，但是在啟閉的過程中則會給疏水產(chǎn)生一定的影響。

4 熱膨脹的影響

高背壓如果達到了54 kPa，低壓缸在工作的過程中排汽溫度就有可能達到了83 ℃～120 ℃之間。但是其他的參數(shù)并未發(fā)生變化，只是排汽溫度有所提升。從而可以判定改造實施結(jié)束之后的膨脹狀況與改造施工之前是幾乎相同，此時的低壓缸脹差會有所提升，基本上可以增加0.3 mm～0.6 mm。

凝汽器高度尺寸基本上可以確定為14 m，根據(jù)支撐結(jié)構與支撐方式所存在的差異，其對于熱膨脹所產(chǎn)生的影響也是不同的。如果采用的是彈性連接、剛性支撐的結(jié)構形式，喉部與低壓外缸部分的連接選擇的是彈性連接的方式，底部的支撐結(jié)構則為剛性支撐結(jié)構，熱膨脹量直接被膨脹節(jié)所吸收，從而不會給低壓缸產(chǎn)生影響。

“剛性連接，彈性支撐”的凝汽器，喉部直接與外缸的連接為剛性連接的方式，底部結(jié)構部分中使用的是彈簧支撐的形式，如果彈簧剛度較大，此時的熱膨脹就會直接作用在低壓缸結(jié)構上，從而對主機設備產(chǎn)生必要的影響。如果彈簧剛度比較小，則也無法保證正常時的需要。所以該結(jié)構形式之下，選擇最佳的剛度性能是技術重點。

根據(jù)汽體所能夠達到的120 ℃高溫，需要通過計算公式來確定地腳螺栓的間隙，軸向與橫向的膨脹量數(shù)據(jù)分別為4.35 mm，4.56 mm。

5 低壓缸保護與減溫減壓系統(tǒng)

保護定值中應用的是“三取二”的基本原則。需要將測點位置設計在靠近原位置上，如果數(shù)量無法達到要求的情況下，應該根據(jù)實際需要來選擇合適的位置。高背壓工作過程中，有些壓力、溫度等已經(jīng)嚴重的超出了所檢測器件的量程，此時就要立即進行更換。

將排汽警報溫度設計為90 ℃就自動發(fā)出，140 ℃直接進行設備的關閉。減溫噴水通常都設計為90 ℃噴水而85 ℃則直接關閉。還要結(jié)合實際情況來實施低壓缸雙重防護。

綜合分析在工作過程中所存在的排汽過熱情況，就需要進行噴水系統(tǒng)的校核確認，此時所使用的水源要按照鹽水、凝結(jié)水進行核定。

6 凝汽器及低加改造

高背壓工況時，為滿足換熱需要，需增加凝汽器流程，系統(tǒng)設置見圖2。

從圖2中可以發(fā)現(xiàn)，其系統(tǒng)內(nèi)的蝶閥主要的作用就是達到雙流程與四流程的結(jié)構切換，從而可以符合多種情況下使用的需要。汽封加熱器的工作面積逐漸的增大到200 m2，此時可以在不轉(zhuǎn)變系統(tǒng)的情況下來達到工程的施工需要。因為該面積的增大，所以就要增加風機的功率，軸封抽氣性能也會直接的增強，還能夠避免軸端漏氣的情況存在。

7號和8號低加為合體低加，將其設置在凝汽器的喉部位置上，此時可以用的疏水方式就是通過7號再經(jīng)過8號，然后就是進入到凝汽器熱井內(nèi)。經(jīng)過全面的改造處理之后，在供熱的過程中，8號低加抽蒸汽為零，此時如果還使用原先的疏水方式，因為8號凝汽器存在壓差，而7號就不能實現(xiàn)自流，這就導致了整個系統(tǒng)內(nèi)的疏水運行受阻。所以應該選擇所規(guī)定的結(jié)構形式。7號正常運行的情況下，疏水閥門管道的另外一條直線上直接通入到熱井內(nèi)，并且在上述兩條管線上都加入了一個截止閥，從而可以實現(xiàn)兩個閥門共同進行開啟、閉合來滿足實際應用的需要。

7 低壓缸及凝汽器保溫

保溫性能達到了使用的要求之后，可以有效的防止結(jié)構本體與管道表面出現(xiàn)大范圍的熱量損失。基于此，要采取有效的保溫措施，尤其是設計階段中。整個結(jié)構部分制作完成之后，應該進行凝汽器與低壓缸進行保溫。

保溫材料的性能應該保證其在正常工作的120 ℃～150 ℃時，導熱系數(shù)要小于0.09 kcal/(m·h·℃)。同時還應該結(jié)合實際使用情況來確定最低溫度與最高溫度。但是要盡量的選擇使用重量較輕的保溫材料，可以使用抹面涂層材料，此時要根據(jù)揭缸的頻率來進行施工，保證各項其能夠滿足使用的需要。

8 結(jié)語

該供熱機組的熱量供應主要是通過系統(tǒng)內(nèi)排汽來實現(xiàn)的，可以大大提升熱量的利用率，還能夠確保供熱效率達到要求，實現(xiàn)了節(jié)能降耗的效果。從而還能夠有效的解決供暖期與非供暖期熱負荷不一致的情況，低于環(huán)境的保護具有非常高的意義；高背壓循環(huán)水供熱機組的應用逐漸的實現(xiàn)了老舊機組的改造施工，為我國能源的節(jié)約提供了有利的條件，還能夠提升人們生活質(zhì)量，所以可以大力推廣和應用。