100MW機(jī)組低真空供熱可行性分析

崔冰

（保定電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河北保定 071051）

100MW機(jī)組低真空供熱可行性分析

崔冰

（保定電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河北保定 071051）

本文對(duì)某電廠采用低真空循環(huán)水供熱改造可行性進(jìn)行分析，對(duì)采用低真空方式運(yùn)行后的機(jī)組安全性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行討論，提出改造方案，解決凝汽器在低循環(huán)水量的運(yùn)行方式下運(yùn)行問(wèn)題。在供熱負(fù)荷較大的情況下，合理投入熱網(wǎng)加熱器。

汽輪機(jī)；供熱；低真空；循環(huán)水

1 汽輪機(jī)低真空供熱原理

汽輪機(jī)低真空供熱是降低凝汽器真空度，從而提高汽輪機(jī)的排汽溫度，利用汽輪機(jī)排汽來(lái)加熱循環(huán)水，并利用循環(huán)水對(duì)外進(jìn)行供熱的運(yùn)行方式。

汽輪機(jī)的低真空運(yùn)行方式能夠?qū)⑵啓C(jī)的冷源損失充分利用起來(lái)，從而提高整個(gè)熱力循環(huán)的效率。但是低真空供熱屬于汽輪機(jī)在一種較惡劣工況下的運(yùn)行方式，因此對(duì)于汽輪機(jī)本身的經(jīng)濟(jì)性和安全性均會(huì)產(chǎn)生一定的影響。所以要從經(jīng)濟(jì)性和安全性兩方面進(jìn)行討論，為其低真空方式運(yùn)行提供理論依據(jù)。

某廠2臺(tái)CC100-8.83/0.981/0.196型雙抽凝汽式汽輪機(jī)計(jì)劃在冬季供暖時(shí)采用低真空方式進(jìn)行供熱，本文著重對(duì)其低真空供熱方式的可行性進(jìn)行討論，并對(duì)其改造方案提出理論依據(jù)。汽輪機(jī)主要參數(shù)見(jiàn)下表。

表1 汽輪機(jī)主要參數(shù)

2 汽輪機(jī)低真空運(yùn)行工況的計(jì)算

2.1 汽輪機(jī)通流部分熱力計(jì)算

在通流部分變工況計(jì)算前，首先要確定機(jī)組結(jié)構(gòu)尺寸、蒸汽初參數(shù)p0、t0、汽輪機(jī)排汽壓力pc以及蒸汽流量G。第一先假定汽機(jī)通流部分的效率ηi，然后由ΔHi=ΔHi·ηi（ΔHt為機(jī)組的理想焓降）得到機(jī)組有效焓降ΔHi，以及排汽點(diǎn)1（見(jiàn)圖1），并從這點(diǎn)開(kāi)始計(jì)算。在逐級(jí)計(jì)算中，后一級(jí)的級(jí)前實(shí)際蒸汽狀態(tài)，就是前一級(jí)的級(jí)后蒸汽狀態(tài)，這樣逐級(jí)計(jì)算的結(jié)果，可以完成所有壓力級(jí)的詳細(xì)計(jì)算，并得到調(diào)節(jié)級(jí)汽室的蒸汽參數(shù)。在第一次倒推計(jì)算中，各壓力級(jí)（除了第一壓力級(jí)外）入口的蒸汽動(dòng)能是未知的，它們要在前一級(jí)計(jì)算后才能確定，所以第一次要用假定值代入，并且在第二次計(jì)算中由第一次計(jì)算的數(shù)值代入，再算一遍。如此，可以得到調(diào)節(jié)級(jí)汽室的狀態(tài)點(diǎn)，然后進(jìn)行調(diào)節(jié)級(jí)的詳細(xì)計(jì)算，反饋回調(diào)節(jié)級(jí)汽室的狀態(tài)點(diǎn)用表示。顯然，Z1與Z不一定互相重合，也不一定接近到允許的誤差范圍內(nèi)，因此需要適當(dāng)調(diào)整汽輪機(jī)的排汽點(diǎn)1，從而移動(dòng)Z1，并重新計(jì)算調(diào)節(jié)級(jí)得到新的Z點(diǎn)，這個(gè)工作要進(jìn)行到Z1與Z接近到允許誤差范圍以內(nèi)為止。此時(shí)可以得到汽輪機(jī)在低真空方式運(yùn)行工況下的相對(duì)內(nèi)效率及各級(jí)前參數(shù)。

2.2 凝汽器的熱力計(jì)算

2.2.1 冷卻水在凝汽器中的溫升

冷卻水在凝汽器內(nèi)吸收蒸汽凝結(jié)所放出的熱量，使其出口溫度高于入口溫度。冷卻水在凝汽器內(nèi)的溫升可以根據(jù)凝汽器的熱平衡來(lái)確定。

其中，Dc、Dw分別為汽輪機(jī)的排汽量和冷卻水流量；hc、h′c分別為汽輪機(jī)排汽焓和凝結(jié)水的焓；tw1、tw2分別為冷卻水的進(jìn)、出口溫度。同時(shí)，考慮到1kg蒸汽在凝汽器內(nèi)凝結(jié)一般放出約2250kJ的熱量。則，冷卻水在凝汽器內(nèi)的溫升為：

2.2.2 凝汽器的傳熱端差

在凝汽器總體傳熱系數(shù)計(jì)算中，我國(guó)目前廣泛使用前蘇聯(lián)全蘇熱工研究所別爾曼公式，其表達(dá)式為：

式中，K0為凝汽器的總體傳熱系數(shù)，單位為kW/m2℃；φ為凝汽器冷卻面積清潔程度修正系數(shù)，φw為冷卻水流速和管徑修正系數(shù)，φt為冷卻水溫度修正系數(shù)，φz為冷卻水流程數(shù)z的修正系數(shù)，φd為凝汽器單位負(fù)荷修正系數(shù)。

凝汽器的傳熱端差可以表示為：

式中，Ac為凝汽器冷卻水管外表面的總面積。2.2.3汽輪機(jī)的排汽溫度

汽輪機(jī)的排汽溫度可以表示為：

與汽輪機(jī)排汽溫度對(duì)應(yīng)的凝汽器壓力為飽和壓力，即為凝汽器的壓力。

3 機(jī)組改造低真空供熱具體實(shí)施步驟

為了保證汽輪機(jī)低真空供熱后凝汽器內(nèi)冷卻水的流速，防止凝汽器冷卻水管堵塞，應(yīng)該將凝汽器由原來(lái)的雙面運(yùn)行改為半面運(yùn)行。該電廠凝汽器冷卻水量為19000t/h，改為半面運(yùn)行后，在冷卻水流量為9000t/h的條件下，凝汽器冷卻管內(nèi)的流速變化不大。

為了保證低真空供熱的冷卻水出口溫度，建議主蒸汽流量由原運(yùn)行方式的430t/h提高到460t/h。