王麗宏　戴春輝

【摘 要】熱電廠抽凝機(jī)組汽輪機(jī)排汽潛熱的凝汽損失被循環(huán)水帶走經(jīng)冷卻塔散發(fā)到大氣中，這部分冷源損失占整個(gè)熱量的60%左右，是一個(gè)很大的浪費(fèi)。利用抽凝機(jī)組凝汽余熱進(jìn)行低真空循環(huán)水供暖改造，可以有效回收機(jī)組余熱，滿足部分供熱市場(chǎng)需求，提高機(jī)組的熱效率，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

【關(guān)鍵詞】循環(huán)水；供暖改造；抽凝機(jī)組

0.前言

抽凝式汽輪機(jī)改造成低真空循環(huán)水供暖機(jī)組，是國(guó)家推廣的重點(diǎn)節(jié)能技術(shù)之一，在我國(guó)北方地區(qū)得到廣泛應(yīng)用。2011年，國(guó)家計(jì)委、國(guó)家經(jīng)貿(mào)委、建設(shè)部發(fā)布的《熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目可行性研究技術(shù)規(guī)定》1.6.7條規(guī)定：“在有條件的地區(qū)，在采暖期間可考慮抽凝機(jī)組低真空運(yùn)行，循環(huán)水供熱采暖的方案，在非采暖期恢復(fù)常規(guī)運(yùn)行”?，F(xiàn)階段采用低真空循環(huán)水供暖符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)規(guī)定。

在電力行業(yè)火力發(fā)電廠，綜合熱效率一般在35～40%之間，這說(shuō)明燃料所產(chǎn)生的熱量中有近60%損失掉了。這部分能量由于工質(zhì)的品位較低，無(wú)法轉(zhuǎn)換為電能，根據(jù)熱電廠的情況，利用低真空循環(huán)水供暖，可使這部分能量得到充分利用。即在冬季采暖季節(jié)，利用循環(huán)水帶走的大量汽化潛熱進(jìn)行供暖。若機(jī)組不改造，這部分熱量將被循環(huán)水帶走，并通過(guò)冷卻塔將熱量散發(fā)在大氣中，白白浪費(fèi)掉了。

采用循環(huán)水供暖可以提高汽輪機(jī)組的熱效率，回收冷卻塔的冷源損失，得到較好的節(jié)能效果。自20世紀(jì)70年代開(kāi)始，我國(guó)北方一些電廠（阜新發(fā)電廠、哈爾濱熱電廠、長(zhǎng)春發(fā)電廠等）陸續(xù)對(duì)部分汽輪機(jī)組進(jìn)行低真空供熱改造，采用排汽加熱循環(huán)冷卻水直接供熱或作為一級(jí)加熱器熱源，進(jìn)行冬季采暖供熱，經(jīng)多家電廠運(yùn)行實(shí)踐表明，從技術(shù)角度講該技術(shù)可靠，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定。

1.低真空循環(huán)水供暖改造對(duì)機(jī)組安全性的影響

抽凝式汽輪機(jī)低真空運(yùn)行時(shí)，一方面減少了冷源損失，提高了機(jī)組熱效率，另一方面由于提高了排汽溫度，改變了汽輪機(jī)的熱力工況，使汽輪機(jī)長(zhǎng)期在變工況下運(yùn)行，對(duì)汽輪機(jī)的功率、效率、推力、熱膨脹、真空度等產(chǎn)生影響。隨著真空降低，功率下降，軸向推力增大，排汽溫度升高，汽輪機(jī)輔機(jī)運(yùn)行工況也都發(fā)生變化，應(yīng)認(rèn)真對(duì)待，確保機(jī)組安全運(yùn)行。

1.1低真空運(yùn)行對(duì)功率的影響

低真空運(yùn)行時(shí)，由于真空降低，背壓升高使理想焓降減少，在進(jìn)汽量和效率不變的情況下，將使發(fā)電機(jī)功率降低。另外，由于低真空運(yùn)行時(shí)，蒸汽沒(méi)有充分膨脹，相對(duì)內(nèi)效率也相應(yīng)減少，從而使功率下降。

1.2低真空運(yùn)行對(duì)軸向推力的影響

汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的軸向推力是由動(dòng)葉前后的壓差和蒸汽在動(dòng)葉內(nèi)動(dòng)量變化產(chǎn)生的推力、葉輪輪盤前后壓差左右產(chǎn)生的推力以及靜推力等幾部分組成。汽輪機(jī)低真空運(yùn)行時(shí)，會(huì)對(duì)機(jī)組的這些推力產(chǎn)生影響，但是從目前已進(jìn)行低真空運(yùn)行的機(jī)組運(yùn)行情況看，軸向推力的增加，仍然在機(jī)組推力軸承安全運(yùn)行的范圍內(nèi)，因此不會(huì)對(duì)機(jī)組安全構(gòu)成威脅。由于推力最大值可能出現(xiàn)在純凝工況運(yùn)行下，因此低真空供暖最好不在純凝工況下運(yùn)行。另外在實(shí)際運(yùn)行中，應(yīng)隨時(shí)注意推力的變化，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)處理。

1.3低真空運(yùn)行對(duì)汽缸膨脹的影響

低真空運(yùn)行時(shí)，由于背壓提高，排汽溫度升高，汽缸膨脹量增大，從而改變了通流部分的動(dòng)靜間隙，甚至使機(jī)組產(chǎn)生振動(dòng)，但由于排汽溫度比較設(shè)計(jì)值變化不大，就現(xiàn)有機(jī)組低真空運(yùn)行情況看，對(duì)汽缸膨脹量影響不大。

1.4低真空運(yùn)行對(duì)凝汽器的影響

低真空運(yùn)行時(shí)，凝汽器變?yōu)檠h(huán)水加熱器，若一級(jí)網(wǎng)回水壓力超過(guò)凝汽器承壓能力，則凝汽器銅管及封頭密封得不到保證，必須對(duì)凝汽器進(jìn)行改造，更換銅管和凝汽器封頭，使其能承受較高壓力。為防止循環(huán)水在凝汽器銅管結(jié)垢影響傳熱效果，可以在回水管路上加裝除污器，可以有效解決結(jié)垢問(wèn)題。另外還可以用原來(lái)的膠球清洗裝置定期進(jìn)行清洗，防止結(jié)垢發(fā)生。低真空運(yùn)行時(shí)，凝汽器的膨脹量因排汽溫度升高而增加。不過(guò)因?yàn)榕蛎浟啃?，在已運(yùn)行的機(jī)組中還沒(méi)有對(duì)汽輪機(jī)的安全運(yùn)行造成影響。

1.5低真空運(yùn)行的切換

機(jī)組低真空運(yùn)行切換有兩種方式：一種是冷態(tài)切換，即在機(jī)組投運(yùn)前，機(jī)組處于停運(yùn)狀態(tài)下，把循環(huán)水至冷卻塔的閉路循環(huán)系統(tǒng)切換至外網(wǎng)供熱系統(tǒng)，這種切換方法可靠但是必須停機(jī)進(jìn)行。另一種是熱態(tài)切換，即在機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)下，把循環(huán)水至冷卻塔的閉路循環(huán)系統(tǒng)切換至外網(wǎng)供熱系統(tǒng)。這種方法切換時(shí)不必停機(jī)，只要操作得當(dāng)，同樣安全可靠。

2.低真空循環(huán)水供暖流程

抽凝機(jī)組改造為低真空運(yùn)行后，凝汽器成為熱水供熱系統(tǒng)的基本加熱器，原來(lái)的循環(huán)冷卻水變成了供暖熱媒，在熱網(wǎng)系統(tǒng)中進(jìn)行閉式循環(huán)，可有效利用汽輪機(jī)凝汽所釋放的汽化潛熱。當(dāng)需要更高的供熱溫度時(shí)，則在尖峰加熱器中進(jìn)行二級(jí)加熱。

盡管低壓缸真空度提高后，在相同的進(jìn)汽量條件下與純凝工況相比，發(fā)電量減少了，并且汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率也有所下降，但因降低了熱力循環(huán)中的冷源損失，系統(tǒng)總的熱效率仍會(huì)有很大程度的提高。

3.總結(jié)

抽凝式汽輪機(jī)改造成低真空循環(huán)水供暖機(jī)組，可以降低冷源損失。它將不同品位的熱能分級(jí)利用（即高品位的熱能用于發(fā)電，低品位的熱能用于集中供熱），提高了能源的利用效率，大幅度提高汽輪機(jī)組的總循環(huán)熱效率，是一種行之有效的節(jié)能技術(shù)。冬季循環(huán)水供暖，夏季恢復(fù)為抽凝運(yùn)行的機(jī)組，切換方便。此改造方法簡(jiǎn)單易行不需對(duì)現(xiàn)有汽輪機(jī)組及熱網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行大的改動(dòng)，而且設(shè)備運(yùn)行安全可靠，改造費(fèi)用較低，施工期短，且經(jīng)多家電廠實(shí)際運(yùn)行表明該技術(shù)安全可靠。此項(xiàng)改造完全符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策及企業(yè)節(jié)能增效的長(zhǎng)遠(yuǎn)利益，是一件利國(guó)利民的好事，是十分必要的。

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