徐金源,張新隆,艾保國

(哈爾濱熱電有限責(zé)任公司,黑龍江 哈爾濱 150046)

汽輪機(jī)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(zé)任公司,黑龍江 哈爾濱 150046)

減少汽輪機(jī)排汽損失和回收汽輪機(jī)的排汽余熱是提高火力發(fā)電廠熱效率的有效方法。在北方地區(qū)冬季供暖期,如以汽輪機(jī)凝汽器循環(huán)水為熱源進(jìn)行供熱,既能保障汽輪機(jī)的正常運(yùn)行,回收汽輪機(jī)的排汽熱量,又解決了供暖問題,經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益是可觀的。

汽輪機(jī);低真空;回收余熱;供熱

汽輪機(jī)在正常運(yùn)行時(shí),汽輪機(jī)循環(huán)效率約為40%,大量的熱量是排汽損失被循環(huán)水帶走。汽輪機(jī)在低真空運(yùn)行時(shí),汽輪機(jī)循環(huán)效率約為 30%,有更多的熱能被熱網(wǎng)循環(huán)水帶走,機(jī)組低真空運(yùn)行比正常運(yùn)行效率低,但低真空運(yùn)行在冷卻排汽的同時(shí)又加熱了熱網(wǎng)循環(huán)水,可以直接供熱或作為熱網(wǎng)循環(huán)水的初次加熱,使汽輪機(jī)余熱損失降低,因而,對(duì)熱電廠熱力循環(huán)供熱來說是相對(duì)經(jīng)濟(jì)的。哈爾濱熱電有限責(zé)任公司位于在哈爾濱市區(qū)內(nèi),供熱工作有著諸多方便條件,可以在冬季供暖期將汽輪機(jī)的排汽余熱予以回收,避免造成熱資源浪費(fèi)。

1 減少汽輪機(jī)的排汽損失的途徑

在火力發(fā)電廠中,汽輪機(jī)排汽在凝汽器被循環(huán)水冷卻而凝結(jié)成水,同時(shí)循環(huán)水被加熱,其熱量散發(fā)在大氣與江河湖泊中,從而產(chǎn)生汽輪機(jī)的最大損失—冷源損失。冷源損失是造成火力發(fā)電廠效率低的一個(gè)主要原因。

為減少汽輪機(jī)的冷源損失,在汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)、制造方面采用如下方法。

1.1 采用回?zé)岢槠?/h3>

采用回?zé)岢槠褪抢靡徊糠治醋鐾旯Φ恼羝麃砑訜崞啓C(jī)的凝結(jié)水或給水,及進(jìn)行加熱除氧,以減少汽輪機(jī)排汽量,達(dá)到減少汽輪機(jī)冷源損失的目的,從而提高了電廠的循環(huán)熱效率。

1.2 采用可調(diào)整抽汽式汽輪機(jī)

采用兩級(jí)可調(diào)整抽汽式汽輪機(jī),將作過一部分功的中間段蒸汽抽出作為熱用戶的生產(chǎn)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(jī)的排汽損失,以提高火力發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)性。

1.3 采用背壓式汽輪機(jī)

采用背壓式汽輪機(jī),可以利用汽輪機(jī)的排汽對(duì)外熱用戶熱網(wǎng)回水進(jìn)行加熱,或?qū)⑴牌苯庸┙o熱用戶,使汽輪機(jī)排汽的凝結(jié)放熱被熱用戶加以利用,以提高整個(gè)電廠的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。但此時(shí)汽輪機(jī)的效率更加降低,也不利于供熱溫度的調(diào)整,排汽不能遠(yuǎn)距離輸送等。

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

2 汽輪機(jī)低真空運(yùn)行的優(yōu)越性

所謂低真空運(yùn)行,就是冬季利用熱力網(wǎng)的供熱回水,作為機(jī)組排汽的冷卻水源,來冷卻汽輪機(jī)的排汽而凝結(jié)成水,另外,熱網(wǎng)回水被加熱作為熱網(wǎng)供水或做熱網(wǎng)初級(jí)加熱;因熱力網(wǎng)的供熱回水的溫度比正常的循環(huán)水溫度要高,所以相應(yīng)的真空就要低,在冬季利用熱網(wǎng)回水作為循環(huán)水的運(yùn)行方式稱為低真空運(yùn)行。

2.1 低真空供熱的環(huán)保性

2.1.1 采取集中供熱,熱力設(shè)備容量大,可以減少那些效率低、運(yùn)行條件差的廠用和采暖鍋爐,既節(jié)約了投資費(fèi)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(yùn)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(wèi)生條件,有利于提高生活品質(zhì)。

2.2 減少凝汽器銅管的結(jié)垢

雖然凝汽器的排汽溫度升高,容易引起銅管的結(jié)垢,但熱網(wǎng)循環(huán)水采用的是化學(xué)處理過的軟化水,硬度大大降低,相對(duì)于以前汽輪機(jī)的循環(huán)水狀態(tài)來講,水的品質(zhì)有很大提高,從而使結(jié)垢減少。另外,定期采用膠球泵對(duì)凝汽器進(jìn)行沖洗,供熱循環(huán)水補(bǔ)水采用軟化水,在化學(xué)車間裝有水處理裝置與儲(chǔ)水箱,專門用于熱網(wǎng)循環(huán)水補(bǔ)水,補(bǔ)水泵采用變頻控制,以便控制熱網(wǎng)回水壓力恒定。

2.3 節(jié)約廠用電

低真空運(yùn)行時(shí),熱網(wǎng)循環(huán)水流經(jīng)機(jī)組凝汽器是通過熱網(wǎng)循環(huán)水泵進(jìn)行的,本機(jī)的循環(huán)水泵可以停止運(yùn)行,節(jié)約了廠用電。因機(jī)組低真空運(yùn)行,熱量被熱力戶利用,循環(huán)水不必再送到冷卻水塔,就減少了水的消耗,本機(jī)的循環(huán)水泵可以作為其他機(jī)組的備用泵,增加了其它機(jī)組的運(yùn)行穩(wěn)定性。

3 哈爾濱熱電廠低真空供熱的應(yīng)用

哈熱電廠 1、2號(hào)機(jī)(51-25-1型)已改造成低真空運(yùn)行的機(jī)組,在冬季改為低真空運(yùn)行,其排汽熱量全部用于采暖;供暖期過后,又將機(jī)組由低真空切換成凝汽式運(yùn)行,對(duì)機(jī)組的循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行改造,便于切換時(shí)操作。在供暖期的運(yùn)行規(guī)程加以修正,低真空運(yùn)行時(shí),1、2號(hào)機(jī)組負(fù)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(wǎng)水流量在 3500 t/h左右,機(jī)組的脹差、串軸振動(dòng)、推力瓦溫度均在規(guī)程規(guī)定的范圍內(nèi),熱網(wǎng)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(jié)里,再經(jīng)過熱網(wǎng)加熱器加熱到所需溫度再供給熱用戶,但回水不超過 60℃。實(shí)踐證明,哈熱電廠 1、2號(hào)機(jī)組在冬季低真空運(yùn)行供暖是安全經(jīng)濟(jì)可靠的,同時(shí)機(jī)組在冬季、夏季可以發(fā)電運(yùn)行。

如哈熱電廠 1、2號(hào)機(jī),在低真空運(yùn)行時(shí),可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤 6～7 t/h。按節(jié)約 6.5 t煤計(jì)算,每天可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤 6.5×24=156 t。冬季供暖期按 180天計(jì)算,1年可以節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤 156×180=28 080 t。標(biāo)準(zhǔn)煤按 520元/t計(jì)算,1年就可以為熱電廠節(jié)約 28 080×520≈1 460萬元,2臺(tái)機(jī) ×1 460萬 =2 920萬元。通過計(jì)算,2臺(tái) 51-25-1型汽輪機(jī)在低真空供熱時(shí),1個(gè)供暖期可以節(jié)約燃煤費(fèi) 2 920萬元。

4 推廣汽輪機(jī)低真空供熱的探討

汽輪機(jī)低真空供熱(用熱網(wǎng)回水冷卻汽輪機(jī)排汽)應(yīng)在熱電企業(yè)中推廣與應(yīng)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(jī)低真空供熱是既環(huán)保又適應(yīng)城市發(fā)展的一種方法,是熱電聯(lián)產(chǎn)節(jié)約能源,改善環(huán)境,深化熱電企業(yè)的有效措施。

我國汽輪機(jī)低真空供熱的改造機(jī)組是在中小型汽輪機(jī)中進(jìn)行的,探討汽輪機(jī)低真空運(yùn)行是否可在大型汽輪機(jī)中嘗試。

因當(dāng)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(xiàn)代化建設(shè)提供可靠的能源保證,根據(jù)國家“上大壓小”的政策,我國的中小型汽輪機(jī)要逐步關(guān)停淘汰,也就是利用低真空運(yùn)行來回收汽輪機(jī)余熱的方法在逐漸消失。如何想辦法回收大型汽輪機(jī)的排汽余熱是應(yīng)深入探討研究。

設(shè)想對(duì) 300 MW機(jī)組,同時(shí)將其改造成冬季可以低真空運(yùn)行供暖,夏季又可以切換為凝汽式運(yùn)行。300 MW機(jī)組凝汽器通水量3萬 t/h,而哈熱電廠現(xiàn)有 3個(gè)熱網(wǎng)的供水流量是 1.3萬 t/h以上。哈熱電廠的熱力網(wǎng)已與哈爾濱發(fā)電廠的熱力網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行,應(yīng)該借助商業(yè)方面的經(jīng)驗(yàn),及早做好準(zhǔn)備,如果哈爾濱發(fā)電廠搬遷,化工熱電廠報(bào)停,哈熱電廠的供熱面積就要翻番,熱網(wǎng)供水量要達(dá)到 2.5～3萬t/h以上。另外,哈市的住房在不斷地建設(shè),供熱面積將逐漸擴(kuò)大。如果 300 MW機(jī)組有 1臺(tái)機(jī)組是低真空運(yùn)行,它的余熱全部回收,其經(jīng)濟(jì)效益相當(dāng)可觀。

因 300 MW機(jī)組龐大,改為低真空運(yùn)行的時(shí)候,在降低真空、排汽溫度升高時(shí),會(huì)遇到許多的問題。如何改造 300 MW機(jī)組的低真空運(yùn)行,有兩種方法:一是,改造汽輪機(jī)的本體使之既能高真空正常運(yùn)行,又可低真空供熱運(yùn)行,費(fèi)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(wǎng)供水溫度,并滿足供熱要求,將熱網(wǎng)回水降至 50℃以下,或者更低一些,使熱網(wǎng)的回水溫度和循環(huán)水溫度更加接近,只對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)進(jìn)行改動(dòng),這樣對(duì)保障機(jī)組的安全運(yùn)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(yè)于哈爾濱電力學(xué)校動(dòng)力工程專業(yè),工程師。

(責(zé)任編輯 李世杰)