別文軍

（寧夏電投銀川熱電有限公司，銀川 750002）

銀川熱電公司汽輪機(jī)低真空循環(huán)水供熱改造及節(jié)能分析

別文軍

（寧夏電投銀川熱電有限公司，銀川 750002）

根據(jù)汽輪機(jī)低真空循環(huán)水供熱原理，對銀川熱電公司#1、2號汽輪發(fā)電機(jī)進(jìn)行低真空循環(huán)水供暖改造，使該機(jī)組在冬季實(shí)現(xiàn)低真空循環(huán)水供暖功能，充分利用機(jī)組的冷源損失，實(shí)現(xiàn)能源的梯級利用，提高中小型熱電企業(yè)的能源綜合利用效率。

汽輪機(jī)；凝汽器；低真空供熱；改造

在常規(guī)的凝汽式火力發(fā)電廠中，蒸汽在汽輪機(jī)中做功后排入凝汽器，在循環(huán)水的冷卻作用下凝結(jié)成水，而蒸汽凝結(jié)產(chǎn)生的汽化潛熱被循環(huán)水帶到冷卻塔散發(fā)到大氣中，這部分被排到大氣中的熱量就是汽輪機(jī)的冷源損失。中小型純凝汽式或抽凝式機(jī)組的冷源損失接近60%，這是造成火電廠熱效率低的一個(gè)主要原因。如果將這部分冷源損失加以利用，可大大提高火電廠的循環(huán)熱效率，又可以利用現(xiàn)有設(shè)備，增加電廠對外供熱能力，進(jìn)而提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

1 汽輪機(jī)低真空循環(huán)水供熱改造的原理

根據(jù)郎肯循環(huán)原理，凝汽式汽輪機(jī)發(fā)電過程中，蒸汽的熱能不可能全部轉(zhuǎn)變?yōu)槠啓C(jī)轉(zhuǎn)子的機(jī)械能，冷源損失是不可避免的。如果人為地提高凝汽器循環(huán)水溫度，降低汽輪機(jī)的真空度，即提高汽輪機(jī)的排汽壓力，從而提高排汽溫度，在凝汽器端差不變的情況下，將使循環(huán)水供回水溫度維持在較高溫度下運(yùn)行，若能將這些高溫循環(huán)水供給用戶，就可以使這部分熱能得到充分利用，減少汽機(jī)凝汽器中的冷源損失，節(jié)約大量的能源，同時(shí)給企業(yè)帶來一定的經(jīng)濟(jì)效益。循環(huán)水供熱原理見圖1，循環(huán)水在凝汽器中凝結(jié)放出熱量后，經(jīng)熱網(wǎng)循環(huán)水泵升壓，送至熱用戶散熱器放出熱量后，重新回到電廠凝汽器吸收機(jī)組排汽的熱量，周而復(fù)始進(jìn)行循環(huán)。

圖1 循環(huán)水供熱原理圖

2 銀川熱電廠汽輪機(jī)低真空改造方案

2.1 汽輪機(jī)技術(shù)參數(shù)

本供熱工程熱源為銀川熱電有限責(zé)任公司＃1、2汽輪機(jī)凝汽器，該機(jī)為青島捷能動力集團(tuán)生產(chǎn)，2000年投運(yùn)，主要技術(shù)參數(shù)見表1；汽輪機(jī)所配凝汽器技術(shù)參數(shù)見表2。

表1 12000kW汽機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表

表2 汽輪機(jī)所配凝汽器技術(shù)參數(shù)表

銀川熱電公司2×12×103kW汽輪機(jī)低真空循環(huán)水供熱運(yùn)行狀態(tài)下，汽機(jī)排汽參數(shù)為0.029MPa、68℃，選取10℃的換熱端差，確定供熱循環(huán)水供水溫度為58℃，回水溫度為48℃，供回水溫差為10℃。采暖循環(huán)水量為2 000t/h。盡管供水溫度不高，但采用低溫度大流量的方法，可滿足冬季采暖的需求。

考慮到未來城區(qū)集中供熱量增加和應(yīng)付惡劣天氣狀況的需求，熱網(wǎng)循環(huán)水可在尖峰加熱器內(nèi)進(jìn)一步提溫加熱，使供熱循環(huán)水的供水溫度能夠提高到60℃。

2.2 改造方案

循環(huán)水供熱系統(tǒng)的供水管接到凝汽器的出口管道上，回水管接到凝汽器的進(jìn)口管道上，兩套系統(tǒng)并列運(yùn)行（見圖1），采暖期和非采暖期通過閥門切換實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換。采暖期系統(tǒng)切換至供熱循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行，在汽輪機(jī)凝汽器中被加熱的高溫循環(huán)水，經(jīng)熱網(wǎng)循環(huán)泵升壓后供給熱用戶，從熱用戶回來的低溫循環(huán)水則經(jīng)過除污器回到凝汽器吸收機(jī)組排出熱量，周而復(fù)始進(jìn)行循環(huán)；非采暖期則切換至原設(shè)計(jì)冷卻循環(huán)水系統(tǒng)上塔冷卻。

根據(jù)銀川市的供熱特點(diǎn)，在每年的3月、11月和12月，氣溫相對較高。此時(shí)，直接用循環(huán)水經(jīng)過凝汽器加熱后輸送到熱網(wǎng)即可滿足供熱要求。而在12月和次年1月份氣溫極低，因循環(huán)水溫度較低而無法滿足供熱要求，可投入尖峰加熱器補(bǔ)充熱量，通過調(diào)節(jié)進(jìn)入加熱器的蒸汽量來調(diào)節(jié)出口水溫，把循環(huán)水溫度從凝汽器出口的48℃再加熱到滿足供熱負(fù)荷的溫度（最大為60℃）。

由于凝汽器所能承受的最大壓力是0.194MPa（表壓）左右，故將熱網(wǎng)循環(huán)水泵裝在凝汽器出口管路側(cè)，使整個(gè)系統(tǒng)在凝汽器處的壓力最低。為了防止系統(tǒng)故障或操作失誤引起凝汽器入口超壓，在循環(huán)水回水管道上裝設(shè)高點(diǎn)恒壓自動排水裝置，當(dāng)回水壓力超過0.20MPa時(shí)，由高點(diǎn)管道自動排放，保證系統(tǒng)安全。

為防止系統(tǒng)管道結(jié)垢，系統(tǒng)補(bǔ)水采用電廠反滲透處理過的脫鹽水補(bǔ)水，補(bǔ)水率按供水量的1%考慮。

2.3 安全性分析

由于采用低真空運(yùn)行方式，汽輪機(jī)排汽溫度提高，使機(jī)組偏離了設(shè)計(jì)工況運(yùn)行，可能對機(jī)組軸向推力、熱膨脹等造成一定的影響。

（1）軸向推力的變化

低真空運(yùn)行時(shí)，由于抽汽量減少，排到低壓缸的蒸汽流量增加，機(jī)組的軸向推力將會增大，但最大排汽量不會超過機(jī)組純凝汽運(yùn)行時(shí)的排汽量，所以不會對機(jī)組的安全構(gòu)成威脅。

（2）熱膨脹的變化

該機(jī)組排汽缸的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度允許最大排汽溫度在120℃工況下運(yùn)行，對于低真空供熱而言，排汽缸強(qiáng)度能滿足安全要求。且由于排汽溫度升高使汽機(jī)轉(zhuǎn)子低壓部分和后汽缸的熱膨脹都增加，故相對膨脹在正常范圍內(nèi)。

3 循環(huán)水供熱改造后節(jié)能量測算

項(xiàng)目實(shí)施后，2008年供采暖面積為40萬m2，2009～2010年供暖面積為69萬m2，經(jīng)實(shí)測，汽輪機(jī)低真空運(yùn)行時(shí)最小排汽量為35t/h，排汽溫度為68℃，排汽焓為2 623.22kJ/kg；凝結(jié)水焓值為285.97kJ/kg。循環(huán)水泵出口溫度 58℃，流量為2 000 t/h，進(jìn)口溫度48℃。改造前發(fā)電汽耗率為7.250kg/（kW·h），改造后發(fā)電汽耗率為7.890kg/（W·h），鍋爐運(yùn)行效率按88%計(jì)算，鍋爐主汽焓值為3 365.53kJ/kg，給水溫度 150℃，給水焓 636.3kJ/kg，運(yùn)行時(shí)間為150×24=3 600h。依據(jù)計(jì)算公式計(jì)算出對外所供熱量：

項(xiàng)目節(jié)能量測算：

節(jié)能量 =［機(jī)組臺數(shù)×每臺機(jī)組低真空供熱量 /29.308-（改后汽耗率-改前汽耗率）×（主汽焓-給水焓）×發(fā)電負(fù)荷/鍋爐效率 /29.308/1 000］×運(yùn)行小時(shí)數(shù)

=［2×83.6×106/29 308-（7.89-7.25）×（3 365.53-636.3）×12 000/0.88/29 308/1 000］×3 600=14 686(t)

由此可見在當(dāng)前煤價(jià)日益上漲的形式下，循環(huán)水供熱改造項(xiàng)目，既可以擴(kuò)大電廠的供熱能力，又可為企業(yè)帶來很好的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié) 論

汽輪機(jī)低真空運(yùn)行循環(huán)水供熱經(jīng)濟(jì)效益良好，社會效益顯著。系統(tǒng)改造比較簡單，設(shè)備可以安全穩(wěn)定運(yùn)行，改造后對降低冷源損失、提高熱電廠采暖供熱能力、節(jié)約能源、提高運(yùn)行效率非常有效。

[1]劉正海.火電廠節(jié)能與指標(biāo)管理技術(shù)手冊[M].北京:中國電力科技出版社，2006.

The Analysis of the Steam Turbine to Low Vacuum-Circulating Water Heat-supply of Yinchuan Thermal Plant

BIE Wen-jun
(Yinchuan thermal plant of Ningxia Power Investment Corporation,Yinchuan 750002)

According to the principle of Steam Turbine-Low Vacuum-Circulating Water Heat-Supply,we made low Vacuum-Circulating Water Heat-supply reform on No.1 and No.2 steam turbine of Yinchuan thermal plant to use the heater of heat-consuming installation as the cooling equipment in Winter.In this reformation we make full use of the thermal loss of steam turbine，and it can improve the energy efficiency of thermal plant.

steamturbine；condenser；low vacuum heating；reformation

TK268

A

1673-1980（2011）06-0148-02

2011-07-28

別文軍（1973-），男，寧夏人，寧夏電投銀川熱電有限公司工程師。