摘 要：近些年，國(guó)內(nèi)的裝備制造業(yè)和發(fā)電企業(yè)聯(lián)合行動(dòng)，用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)對(duì)老式機(jī)組進(jìn)行改造，將凝汽式汽輪機(jī)組改造為發(fā)電同時(shí)供熱的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組，使這些小型熱電發(fā)電廠煥發(fā)了青春，改造后的機(jī)組不僅降低了能源的消耗，減輕了對(duì)環(huán)境的污染，而且機(jī)組可運(yùn)行性和經(jīng)濟(jì)性也得到較大的提高。汽輪機(jī)低真空循環(huán)水供熱正是在這種背景下應(yīng)運(yùn)而生，它能同時(shí)滿足節(jié)能降耗和環(huán)境保護(hù)的要求，汽輪機(jī)低真空循環(huán)水供熱系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的保障是汽輪機(jī)低真空運(yùn)行循環(huán)水供熱改造技術(shù)。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；低真空運(yùn)行；供熱技術(shù)改造

中圖分類號(hào)：TU995 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）30-0015-02

1 汽輪機(jī)低真空運(yùn)行循環(huán)水供熱技術(shù)改造的可行性

把小型熱力發(fā)電廠機(jī)組凝汽式汽輪機(jī)改裝為低真空運(yùn)行循環(huán)水供熱機(jī)組，不但機(jī)組運(yùn)行更安全平穩(wěn)，而且改造時(shí)間短、方法簡(jiǎn)便、資金投入低，低真空運(yùn)行循環(huán)水狀態(tài)是汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工作的一種特殊形式，在發(fā)電廠汽輪機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，減少汽輪機(jī)冷卻水循環(huán)量，降低凝汽器的真空度，這樣就會(huì)使汽輪機(jī)排出蒸汽的溫度升高到接近60 ℃，對(duì)汽輪機(jī)組部分組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的技術(shù)改造會(huì)確保汽輪機(jī)組的正常安全運(yùn)轉(zhuǎn)，并將汽輪機(jī)組冷卻水循環(huán)系統(tǒng)接入供熱系統(tǒng)用于居民冬季供暖。熱網(wǎng)供熱分為冬季供暖期和夏季非供暖期，這就需要熱力發(fā)電廠汽輪機(jī)低真空運(yùn)行循環(huán)供熱系統(tǒng)能進(jìn)行切換分別服務(wù)于冬季供暖期和夏季非供暖期，解決的最好辦法是在夏季非供暖期把汽輪機(jī)組末級(jí)排汽閥關(guān)閉，對(duì)冬季供暖期為低真空供熱運(yùn)轉(zhuǎn)夏季非供暖期停止運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)組進(jìn)行必要的技術(shù)改造，進(jìn)行精密的熱力能耗計(jì)算，根據(jù)計(jì)算所得的精確數(shù)據(jù)，拆卸掉汽輪機(jī)組相應(yīng)的后幾級(jí)渦輪，這種技術(shù)改造方法不僅提高了能源利用率還不會(huì)損壞汽輪機(jī)組設(shè)備，而且切換也方便易行。

2 汽輪機(jī)低真空運(yùn)行循環(huán)水供熱改造的技術(shù)措施

①汽輪機(jī)低真空運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)是一種長(zhǎng)期且不斷變化的運(yùn)行狀態(tài)，我們必須根據(jù)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行精確的熱力、強(qiáng)度、運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)的計(jì)算，準(zhǔn)確選擇汽輪機(jī)低真空運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)是保障汽輪機(jī)組成功技術(shù)改造的重要環(huán)節(jié)。

②增大汽輪機(jī)組的進(jìn)油量可以使改造為低真空運(yùn)行供熱的汽輪機(jī)組軸承溫度不會(huì)升高，從而避免了改造后機(jī)組軸承高溫下工作容易損壞的問(wèn)題，進(jìn)行軸承溫度變化量的精細(xì)檢測(cè)，確定好新的軸承溫度標(biāo)準(zhǔn)工作值，確保不發(fā)生低真空運(yùn)行汽輪機(jī)組振動(dòng)加大的問(wèn)題。

③汽輪機(jī)組改造后保留的原有的機(jī)組加熱器運(yùn)行參數(shù)會(huì)發(fā)生一定量的變化，我們要對(duì)加熱器運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的跟蹤監(jiān)測(cè)，如有異常情況要進(jìn)行一定的調(diào)整，要保證汽輪機(jī)組低真空運(yùn)行技術(shù)改造后適用標(biāo)高熱負(fù)荷狀態(tài)下的安全可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。

④低真空運(yùn)行汽輪機(jī)組改造時(shí)要對(duì)調(diào)節(jié)和保護(hù)系統(tǒng)做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，可以把電負(fù)荷轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)更換為電氣調(diào)壓控制系統(tǒng)，機(jī)組改造成可調(diào)整抽氣機(jī)組后要安設(shè)過(guò)壓保護(hù)系統(tǒng)，當(dāng)?shù)驼婵者\(yùn)行汽輪機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，可以自動(dòng)關(guān)閉電氣調(diào)壓系統(tǒng)，這不僅提高了系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的安全穩(wěn)定性，而且還降低了改造費(fèi)用。

3 汽輪機(jī)低真空運(yùn)行循環(huán)水供熱系統(tǒng)存在的問(wèn)題

汽輪機(jī)低真空運(yùn)行降低了熱能的損耗，但同時(shí)也使凝汽器長(zhǎng)期處在背壓狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)汽輪機(jī)的服務(wù)年限產(chǎn)生了一定的影響。

①發(fā)電廠汽輪機(jī)組低真空運(yùn)行時(shí)會(huì)使汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的徑向推力加大，有可能出現(xiàn)軸承過(guò)負(fù)荷情況的發(fā)生，我們可以用拆除一定比重的汽輪機(jī)末級(jí)窩輪的方法，降低汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的徑向推力，從而保證低真空運(yùn)行汽輪機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

②汽輪機(jī)組低真空運(yùn)行時(shí)靜子在汽缸中的膨脹量會(huì)加大，運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備的動(dòng)靜間隙會(huì)發(fā)生改變，有可能導(dǎo)致汽輪機(jī)組振動(dòng)加劇，造成聯(lián)接螺栓變形松動(dòng)，但一般情況下溫度變化量不太大，動(dòng)靜間隙的改變不會(huì)造成振動(dòng)的突然加劇。就目前情況看，汽輪機(jī)組低真空運(yùn)行對(duì)靜子在汽缸中的膨脹量影響不大。

③汽輪機(jī)組低真空運(yùn)行時(shí)機(jī)組凝汽器轉(zhuǎn)變成循環(huán)水供熱系統(tǒng)的加熱器，這就加大了供熱循環(huán)水系統(tǒng)的承載負(fù)荷，我們需要合理設(shè)計(jì)安設(shè)供熱管路系統(tǒng)，加固各類接頭管件和閥門，來(lái)確保低真空運(yùn)行機(jī)組的安全平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。

⑤考慮汽輪機(jī)組低真空運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，采用越高的背壓效果越好，但背壓太大有可能導(dǎo)致凝汽器管路閥門因膨脹而泄露，所以不能選用過(guò)高的背壓，能滿足居民供熱標(biāo)注要求即可。

4 A火電廠汽輪機(jī)低真空運(yùn)行循環(huán)水供熱技術(shù)改造

A火電廠是裝機(jī)總?cè)萘繛?00 MW的小型發(fā)電廠，承負(fù)著10萬(wàn)居民的供暖任務(wù)。

將凝汽式汽輪機(jī)組改造為低真空運(yùn)行循環(huán)水供熱機(jī)組的一般方法是對(duì)汽輪機(jī)組本身不作什么改動(dòng)，而是把汽輪機(jī)組的凝汽器接入城市供熱循環(huán)水系統(tǒng)中，讓居民家中的供暖散熱器成為火電廠的冷卻設(shè)施。通過(guò)精密的檢測(cè)和計(jì)算優(yōu)化設(shè)計(jì)汽輪機(jī)的級(jí)數(shù)和尺寸結(jié)構(gòu)，確定汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)和背壓，使汽輪機(jī)在安全、經(jīng)濟(jì)、可靠的條件下正常運(yùn)轉(zhuǎn)。低真空運(yùn)行汽輪機(jī)組在正常工作時(shí)，背壓是可以在一定空間內(nèi)上下浮動(dòng)的，安全浮動(dòng)范圍汽輪機(jī)組產(chǎn)家會(huì)給出技術(shù)規(guī)定指標(biāo)的。熱網(wǎng)供熱循環(huán)水系統(tǒng)中的溫度決定了低真空汽輪機(jī)組凝汽器的背壓。綜合以上因素我們得出的改造方案是先對(duì)A火電廠汽輪機(jī)組進(jìn)行必要的改裝后，實(shí)現(xiàn)冬季供暖期為低真空循環(huán)水供熱，夏季非供暖期為正?；鹆Πl(fā)電生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)模式，這個(gè)方案在安全運(yùn)轉(zhuǎn)、經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)能降耗上會(huì)取得不錯(cuò)的成果。

根據(jù)汽輪機(jī)組的結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)和低真空運(yùn)行狀態(tài)的需要，對(duì)汽輪機(jī)凝汽器背壓、排汽動(dòng)力、整體強(qiáng)度進(jìn)行精密測(cè)算，拆卸掉多余的末級(jí)，不改動(dòng)汽輪機(jī)組的轉(zhuǎn)子設(shè)備結(jié)構(gòu)，只對(duì)靜子設(shè)備進(jìn)行必要的改動(dòng)，不改變轉(zhuǎn)子設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的技術(shù)參數(shù)，所以改造后汽輪機(jī)組的安全穩(wěn)定性、操作適用性、能源利用高效性都會(huì)有一定水平的提高。

①汽輪機(jī)低真空循環(huán)水供熱改造完成運(yùn)轉(zhuǎn)后，凝汽器排汽溫度會(huì)發(fā)生變化，供熱循環(huán)水系統(tǒng)壓力會(huì)升高，將會(huì)影響汽輪機(jī)組的安全平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，因而我們制定了以下措施來(lái)保證改造后的汽輪機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

在凝汽器排汽口安設(shè)自動(dòng)噴水減溫設(shè)備，使排汽溫度不出現(xiàn)過(guò)熱情況；在低真空循環(huán)水運(yùn)行系統(tǒng)中安設(shè)加藥計(jì)量泵，定期加入通路酸劑，避免循環(huán)水管路系統(tǒng)中沉積污垢影響供暖效果；在熱網(wǎng)循環(huán)水供熱系統(tǒng)上安設(shè)變頻補(bǔ)水設(shè)備，減少發(fā)電廠電力損失，保證凝汽器內(nèi)水壓穩(wěn)定，降低對(duì)熱網(wǎng)循環(huán)水系統(tǒng)的沖擊破壞力；在熱網(wǎng)回水主管路上安設(shè)安全閥門，但壓力超過(guò)臨界值時(shí)，安全閥自動(dòng)排放壓力，防止凝汽器管路出現(xiàn)承受過(guò)高壓力而膨脹損壞的情況。

②A發(fā)電廠低真空運(yùn)行循環(huán)水供熱技術(shù)改造后汽輪機(jī)組的運(yùn)行情況正常運(yùn)轉(zhuǎn)中檢測(cè)的軸承瓦座溫度為53.6 ℃，小于改造前的55 ℃；檢驗(yàn)核算的汽輪機(jī)組徑向推力為62 kN，小于改造前的69 kN，所以改造后的汽輪機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)安全穩(wěn)定性無(wú)甚變化。改造后的汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)排汽溫度升高了25 ℃，凝汽器汽缸內(nèi)靜子膨脹量有所增大，但沒(méi)有導(dǎo)致汽輪機(jī)通流部件的配合間隙發(fā)生變化。低真空供熱改造后，汽輪機(jī)排出蒸汽的溫度增高，凝汽器管件有所膨脹，但沒(méi)有影響循環(huán)水管路系統(tǒng)的密封性，為了保證熱網(wǎng)循環(huán)水供暖系統(tǒng)的水溫達(dá)到70 ℃以上，把汽輪機(jī)主排汽流量由原來(lái)的45 t/h加大到55 t/h，這就滿足了居民對(duì)供暖的要求。

隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，汽輪機(jī)低真空運(yùn)行循環(huán)水供熱改造技術(shù)也取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，在以后能源越加匱乏的情況下，低真空運(yùn)行循環(huán)水供熱的節(jié)能環(huán)保性有著更加實(shí)用的推廣價(jià)值。

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