吳小杰

【摘要】 對現(xiàn)有135MW機組提高排氣壓力進行的高背壓改造，用于供熱，利用現(xiàn)有技術及條件可以實現(xiàn)，并對其進行了論證。

【關鍵詞】 135MW機組 高背壓 供熱改造

一、現(xiàn)狀

根據(jù)國家節(jié)能減排政策要求及赤峰市中心城區(qū)熱力工程規(guī)劃（2005-2020），實現(xiàn)熱電連產集中供熱，在節(jié)約能源改善環(huán)境等方面均具有十分明顯的效益。

隨著各項經濟的發(fā)展，人名生活水平的提高，實施集中供熱是非常必要的，其與分散供熱相比有著顯著的優(yōu)點：

1、熱電聯(lián)產在供熱的同時，能產生一定的電能，提高燃料的熱能利用率，提高電廠的綜合效益。

2、電廠的除塵裝置效率高，有脫硫除塵設備，煙囪高大，有利于煙氣擴散，以高點源排放代替眾多小煙囪的多源排放，可大大改善環(huán)境質量。

3、由于集中供熱節(jié)省了大量的燃煤，因而相對節(jié)省了大量的燃煤、灰渣在裝卸、運輸、儲存過程中對環(huán)境的污染及對城市交通的影響，相對的擴大了城市的交通能力。

4、實施集中供熱后，減少了用水量和廢水排放量，并可以對廢水集中處理及循環(huán)使用，節(jié)省了大量的城市用水。

5、集中供熱后，節(jié)省了大量的鍋爐房占地，有利于城市的合理規(guī)劃和發(fā)展。

總之，集中供熱的實施，為城市的可持續(xù)發(fā)展提供了良好的環(huán)境條件和良好的城市基礎設施，樹立了優(yōu)美的環(huán)境形象，具有良好的社會效益和一定的經濟效益。

而熱電聯(lián)產的熱經濟性正體現(xiàn)在利用已做了功的低位熱能對外供熱，從而避免了冷熱源損失。熱電聯(lián)產就是這樣通過綜合用能、按質用能，使燃料化學能從質量上得到了合理的利用。抽汽供熱只是部分工質避免冷熱源損失，如果全部排汽都用于供熱那將大幅提高機組的效率。

二、問題：沒有新建機組，怎樣增加較大供熱面積？

隨著城市規(guī)模的不斷擴大，對于蒙東地區(qū)的冬季，沒有供暖的房子是無法入住的，抽汽供熱的機組為確保發(fā)電，抽汽量有限，對于抽汽供熱的電廠已經滿負荷了，無法接帶更多的熱用戶，新增供暖機組初投資較大，審批時間又長，從而無法短期內實現(xiàn)供暖，繼而制約著城市的發(fā)展。

三、解決問題的思路

最早蒙東地區(qū)的供熱采用集中供熱鍋爐房，后來采用小容量的背壓式汽輪機組供熱，隨著國家產業(yè)政策“上大壓小”，小供暖鍋爐和200MW以下機組陸續(xù)退出供暖市場。受到小機組背壓式供熱的啟發(fā)，發(fā)電企業(yè)開始嘗試提高機組背壓——高背壓供熱，生產出更多的熱，滿足熱用戶的需求。這樣的改造不僅滿足了熱用戶的需求，還極大的提高了機組的熱效率。因為所有的冷源熱損失都被利用，大幅度地降低了供電煤耗?？梢姼弑硥汗崂碚摽尚小?/p>

根據(jù)《赤峰市中心城區(qū)供熱規(guī)劃（2012—2030年）》：赤峰市中心城區(qū)2015年供熱缺口225.78MW，到2020年供熱缺口325.4MW。對京能（赤峰）能源發(fā)展有限公司2×135MW機組中的#1機組進行高背壓循環(huán)水供熱方案改造，既對低壓缸進行改造，提高其排汽背壓，改造后，采暖期，低壓缸排汽壓力38KPa、最小采暖抽汽運行工況，機組發(fā)電功率125.275MW，供熱量787.5GJ/h（219MW），比改造前機組供熱能力增加72MW；非采暖期，低壓缸排汽壓力11.8KPa，機組發(fā)電功率為140.714MW。全年熱效率提高19.9%。改造項目靜態(tài)投資2442萬元，項目投資回收期（稅前）1.05年，項目投資回收期（稅后）1.4年?？梢姼弑秹焊脑煸诩夹g上是可行的，在經濟上是有較好收益的。

四、需解決的問題及解決方案

提高機組背壓，只能在去掉低壓正反向第四級動葉，安裝假葉根，新設計低壓正反向末級、次末級動葉；新設計低壓正反向末級、次末級隔板；低壓正反向各增加一級導流環(huán)及末級葉片去濕環(huán)。哈爾濱汽輪機廠生產的CC135/N150-13.24/535/535/0.981/0.294型汽輪機末端排汽壓力4.9KPa，當把背壓提高到38KPa，就可以將44℃的熱網回水加熱到72℃。

1、高背壓改造汽輪機低壓轉子，導致整個軸系質量發(fā)生變化、軸封位置改變、效率降低。

解決方案：與汽輪機本體改造施工方簽訂技術協(xié)議并提出相應技術要求：

1）改造供熱轉子應由哈汽廠設計、加工及裝配，并由哈汽廠出據(jù)質量證明書及各種合格證。低壓排汽缸與凝汽器的連接為撓性連接。2）改造后的轉子跳動符合技術要求，如有偏差應查明原因，不許隨意用機加工方法矯正。3）改造后的轉子葉片、圍帶的尺寸和安裝工藝應符合技術要求。葉片型線應為哈汽最先進動葉型線。4）重新核算改造后的機組軸向推力，改造后軸向推力方向不變，推力應與改造前相近，不能過大或過小并滿足運行要求。轉子各種出廠手續(xù)如：各種實驗報告、葉片頻率、分散度等各種報告齊全。5）改造后的低壓轉子應進行動平衡試驗及調整，試驗結果符合現(xiàn)行哈汽標準。哈汽廠出具改造后機組的主要技術指標和性能參數(shù)，并滿足技術要求。汽輪機低壓通流部分改造后保證在啟停機和允許的不同供熱工況及純凝工況下均能安全經濟連續(xù)地運行。且汽輪機改造部分壽命不低于30年，年利用小時數(shù)不低于7000小時。

6）機組改造時應充分考慮由于低壓轉子重量變化引起各軸瓦的負荷分配情況，并給出軸系調整方案；汽輪機在所有穩(wěn)定運行工況下（轉速為額定值）運行時，在軸承座上測得的雙振幅振動值，無論是垂直或橫向均不大于0.025mm；在任何軸頸上所測得的雙振幅振動值不大于0.075mm；各轉子及軸系在通過臨界轉速時雙振幅振動值軸承座振動為不大于0.10mm，軸頸振動不大于0.25mm。

2、高背壓改造后，勢必造成低壓缸排汽溫度升高，雖說汽輪機排汽溫度越高，供熱量越大，但是低壓缸排汽溫度過高會引起汽缸部分膨脹產生不必要的應力和變形，使汽輪機低壓缸和低壓轉子可能出現(xiàn)不對中，造成機組震動甚至發(fā)生事故。另外，排汽溫度超限，將造成凝汽器管道脹口松動，產生泄露。

解決方案：要避免汽輪機低壓部分的過渡加熱，溫度不得超過在真空下操作所需的溫度，機組在低壓外缸內裝有噴水降溫裝置。在低壓缸導流板上布置有噴水管，管上裝有噴水噴管。沿汽流方向，噴管將水噴向排汽缸內部空間，以降低排汽溫度，其水源為凝結水泵出口凝結水。

3、極寒天氣供熱保證問題

熱用戶的熱負荷是不固定的，熱用戶對熱源的需求是根據(jù)天氣的變化而變化的。這樣的改造在天氣暖和的初冬時節(jié)及供暖尾聲，可以通過鍋爐的燃燒調整，可以滿足熱用戶的需求；對于極寒天氣鍋爐蒸發(fā)量已達到最大，無法再增加熱負荷，可能會導致供熱溫度的降低，影響供熱質量。

解決方案：？高背壓改造建議在多臺機組運行的電廠實行，在尖峰負荷時即在冬季采暖期最寒冷天氣可以從臨機增加一部分采暖抽汽量或增加溫度更高的工業(yè)抽汽至采暖抽汽管道，提高熱網供水溫度，滿足熱用戶需求。？為高背壓改造設立最低門檻，即在機組最低穩(wěn)定運行可提供的熱量測算所需的熱用戶的平米數(shù)，這個平米數(shù)就是改造所需的最小的熱用戶。因為是抽汽供熱機組，在改造前就存在550萬㎡的熱用戶，在這個供熱基礎上即可以保障供熱初期的供熱質量。在確保最低平米數(shù)，在隨著戶外氣溫的降低調整機組的負荷，增加進汽量，滿足供熱需求。綜上可以滿足熱用戶在整個供暖季的需求。

4、高背壓改造后，由于凝汽器水側及汽側運行工況改變，應注重改造后凝汽器安全穩(wěn)定運行問題。

解決方案：對凝汽器改造提出相應的設備技術和性能要求，以滿足改造后運行工況的需求。

1）設計技術要求

a）乙方對本次凝汽器改造的技術成熟性、安全可靠性負全責。b）凝汽器水側壓力：原設計值0.3MPa，改造后1.0 MPa。c）凝汽器背壓：原設計值0.0049MPa，改造后0.040 MPa。d）根據(jù)熱平衡，對夏季運行工況及冬季高背壓運行工況進行兼顧設計。

2）設備性能要求

a）必須采用先進的、成熟的、可靠的技術進行凝汽器設計，以使管束熱負荷分布均勻，保持較低的凝汽器端差；保持凝汽器除氧效果良好，和較小的凝結水過冷度。

b）凝汽器出口凝結水的含氧量保證不超過50μg/l。

c）改造后保證凝汽器在夏季最大負荷或背壓升高的事故運行工況下，凝汽器仍能維持運行，并保證除氧要求。凝汽器出口凝結水的過冷度不大于0.5℃。

d）允許接受來自汽輪機旁路系統(tǒng)最大的蒸汽流量。

5、汽封加熱器的改造問題

由于凝汽器在熱網水工況下運行時，背壓較高，凝汽器的凝結水溫度上升為76℃后進入汽封加熱器，不能滿足當時設計要求。

解決方案：為保證汽輪機汽封效果，需將原換熱面積為70m2的汽封加熱器更換為面積為116m2的汽封加熱器。

6、保溫和油漆改造后的相關問題

保溫與油漆設計應嚴格遵循“火力發(fā)電廠保溫油漆設計規(guī)程”（DL/T5072-1997）的規(guī)定，并認真執(zhí)行。保溫外保護層以彩鋼板作為基本方案，運行溫度低于最大酸露點溫度的設備，采取防止凝結的保溫。

綜上問題均可以得到妥善解決，因此高背壓改造沒有克服不了的技術問題。

五、改造后的供熱情況

#1機組經過高背壓改造后，采暖期按照高背壓方式運行，當主蒸汽進汽量達到最大進汽量458.3t/h，可以將5600t/h的熱網供水從44℃加熱到65℃。向外網供熱量為219MW，充分利用機組冷源。綜合面積采暖熱指標按55W/㎡計算，總供熱面積可達到685萬㎡。

六、結論

高背壓供熱在135WM機組上技術可行，節(jié)能環(huán)保，又能提高機組效率，增加供熱面積，減少不清潔能源的使用，降低了污染物的排放，還可以促進城市的規(guī)劃發(fā)展。因此進行經濟技術分析后可以對135WM機組進行高背壓供熱改造。