热电厂汽轮机低真空循环水供热改造及节能分析

袁维常

[摘 要]汽轮机低真空循环水供暖是为了满足节能和环保要求而发展起来的一项节能技术，该技术可充分挖掘电力行业的营运能力，提高企业技术含量，给企业带来可观的经济效益。本文分析了低真空供热运行对设备的影响，并提出了解决方法。同时，以某电厂为例，对其采用循环水低真空供暖后的节能量进行了计算，结果表明，低真空循环水供暖技术的节能和环保效益显著，具有良好的推广应用价值和发展前景。

[关键词]汽轮机；凝汽器； 低真空供热；节能；环保

中图分类号：TK26 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）25-0302-01

一、前言

煤炭行业领域为了实现资源的综合利用深层次的发展，采用循环流化床锅炉燃烧技术，处理矿山生产过程中产生的低热值燃料，解决了矸石等低热值副产品堆积所造成的环境污染问题。同时，燃烧产生的电能、热能可提供绿色能源。

根据《热电联产项目可行性科技规定》1.6.7条规定：“在有条件的地区，在采暖期间可考虑抽凝机组低真空运行，循环水供热采暖的方案，在非采暖期恢复常规运行”。

机组凝汽器低真空供热技术改造就是从节能方面，系统论证了低热值电厂在低真空供暖改造方面的技术，回收电厂冷却塔蒸发带走的热量，实现了能源的综合利用。

二、机组凝汽器技术改造低真空供热的目的

面对我国日益严峻的能源和环境问题，汽轮机低真空循环水供暖正是为了满足节能和环保要求而发展起来的一项节能技术。其基本原理是降低凝汽器的真空，提高汽轮机的排汽温度，将凝汽器的循环水直接作为采暖用水为热用户供热，从而实现汽轮机低真空循环水供暖的目的。

三、机组凝汽器技术改造低真空供热的意义

机组凝汽器技术改造低真空供热运行作为目前凝汽式机组改造供热方案的最佳改造措施，该种技术在东北、西北地区在上世纪九十年代末期已经得到广泛应用，并且运行相当成熟，而且已经得到了热电行业的普遍认可。

通过机组凝汽器技术改造低真空供热运行技术，作为电厂生产工艺改造，完全避免了电厂的热量损失。

通过机组凝汽器技术改造低真空供热运行技术，充分挖掘电力企业的营运能力，提高企业技术含量，整体形象得以提高。

通过机组凝汽器技术改造低真空供热运行技术，每年供暖季节可以回收冷却装置散发的热量，给企业带来相当可观的经济效益。

四、低真空供热基本原理

低真空循环水供暖就是使其汽轮机排汽真空度降低，提高其排汽温度，使凝汽器变成供暖系统的加热器，加热通过凝汽器的冷却水，再由采暖循环水泵送至各供热小区，经各小区的热量分配站分配后，直接送入采暖热用户；或者经过热交换站实行水水换热，把热量传输给小区的二次管网。散热后温度较低的冷却水回到热电厂内，进入凝汽器吸收热量，再由循环水泵通过供热管道送入城区、开发区的供暖用户。这样，不仅减少了向外排出的汽轮机冷凝热量，保护了环境，而且满足居民冬季采暖需要，增加了电厂企业的经济效益。

五、低真空运行对设备的影响及解决方法

（一）对功率的影响

低真空运行时，由于真空相对降低，机组背压升高使理想焓降减少。在进汽量和机组效率不变的情况下，将使机组发电机功率降低。低真空运行是汽轮机运行的变工况运行，对于复速级机组，由于级后压力提高，使该级焓降相对减少，相对内效率下降，功率显著下降；对于中间各级，由于级前、级后压力变化均改变，而压比、焓降变化不大，因而相对内效率变化不大，功率变化不大。

（二）对轴向推力的影响

汽轮机转子的轴向推力是由动叶前后的压差和蒸汽在動叶内动量变化产生的推力；叶轮轮盘前后压差作用产生的推力以及静推力几部分组成。当汽轮机低真空运行时，这些推力将受到影响。对于冲动式汽轮机，轴向推力随背压的增加而增大。为保证机组安全运行，可以采取降低前端汽封压力，增加叶轮平衡孔面积和拆除末级等方法减小轴向推力。但是，从目前已进行低真空运行的机组运行情况看，轴向推力的增加，仍然在机组推力轴承安全运行的范围内（需要汽轮机厂家计算），因此对机组可以不必改动，仍能保证安全运行。

（三）对汽缸膨胀的影响

低真空运行时，由于背压提高，排汽温度升高，汽缸膨胀量增大，从而改变了通流部份的动静间隙。静子以后缸中心为零点向前膨胀，转子以推力轴承为零点向后伸长，但是由于温度变化不大，动静间隙的变化不致于产生摩擦和振动。就现有机组低真空运行情况来看，对汽缸膨胀影响不大。

（四）对运行参数的影响

凝汽式汽轮机低真空运行时，将会对机组及凝汽器产生一定的影响。但如果排汽压力选取在0.05MPa以下，对汽轮机及其辅机不会有太大影响。在热负荷较大的情况下，为保证热网循环水温度，可在热网系统设置热网加热器，利用抽汽（或新蒸汽）加热热网循环水，这样既保证低真空安全运行，又使热网循环水达到供热温度要求。

在提高冷却塔温度的同时，降低凝结器的真空度，提高了凝结器的排气压力，造成汽轮机的发电汽耗率增大。同时增大了发电标煤耗。汽轮机真空度每降低1%，影响发电汽耗率1-2%。

（五）循环水供暖的技术性解决方案

低真空运行时，凝汽器的膨胀因排汽温度升高增加。膨胀增加过多，可能会造成管束与管板的膨胀接口因膨胀不同而破坏密封性，甚至使汽轮机后轴承升高，从而影响汽轮发电机组对中，以致加大振动值。但是由于凝汽器膨胀量甚小，在已运行的机组中还没有发生上述现象。为解决排汽过热问题，可在凝汽器排汽口加装除盐水喷水装置，以降低排汽温度。低真空运行时，凝汽器变为循环水加热器，要求提高水室承受能力，并且凝汽器由双路双流程改为单路四流程，因此要加固水室盖、增加水室拉杆数量、设计合理的管路布置，以保证安全运行。为防止循环水在凝汽器内沉积结垢影响传热效果，降低出力，可在循环水系统加装胶球清洗机。为保证在循环水供热时安全运行，使凝汽器内保持一定的冷却水压，应该加装管网补水泵，并在凝汽器进水压力表上安装报警器。当出现凝汽器压力下降情况时，报警器报警，即可向系统补水。

六、技术先进性与推广应用前景

汽轮机低真空循环水供暖技术可以实现能源的梯级利用，明显提高电厂能源的综合利用效率，具有显著和节能和环保效益。经过多年的工程实践和实际运行表明，低真空循环水供暖技术已比较成熟。该技术为提高我国量大面广的中小型热电企业的综合利用效率和供暖技术开辟了新途径，具有良好的推广应用价值和发展前景。

参考文献

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