低真空循環(huán)水供熱改造在電廠中的應(yīng)用

付懷仁，李玉靜

（中電投東北節(jié)能技術(shù)有限公司，遼寧 沈陽 110181）

研究與應(yīng)用

低真空循環(huán)水供熱改造在電廠中的應(yīng)用

付懷仁，李玉靜

（中電投東北節(jié)能技術(shù)有限公司，遼寧 沈陽 110181）

結(jié)合低真空供熱改造技術(shù)成功實施的實例，闡述了低真空循環(huán)水供熱改造原理，指出了工程實施過程中在設(shè)計、應(yīng)用和運行管理等方面存在的主要問題，給出了相應(yīng)的解決方法，并對管理的重點問題進行分析，為其它電廠低真空循環(huán)水供熱改造技術(shù)的成功實施和應(yīng)用提供參考。

低真空；循環(huán)水；供熱改造技術(shù)

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市化建設(shè)不斷擴大，原有熱電廠的供熱能力已不能滿足日益增長的供熱需求，在此情況下，挖掘現(xiàn)有純凝或抽凝機組的供熱潛力，在不增加機組建設(shè)規(guī)模的情況下，滿足廣大市場需求，是熱力發(fā)電廠及相關(guān)單位亟待解決的問題，低真空循環(huán)水供熱技術(shù)成功解決了這一問題。

1 低真空供熱改造原理

采用低真空循環(huán)水供熱技術(shù)，提高了凝汽器中的乏汽壓力和冷卻水溫，降低了凝汽器真空度，使凝汽器變?yōu)楣嵯到y(tǒng)的熱網(wǎng)加熱器，直接把冷卻水作為熱網(wǎng)循環(huán)水，充分利用了凝汽式機組排汽的汽化潛熱，以加熱循環(huán)水，將冷源損失降低為零，從而提高機組的循環(huán)熱效率。采用該方法供熱，在不增加機組發(fā)電容量的前提下，減少了供熱抽汽量，增大了供熱面積，又因其施工周期短，經(jīng)濟效益顯著。低真空循環(huán)水供熱中，熱網(wǎng)循環(huán)水回水首先經(jīng)過凝汽器進行第1次加熱，吸收低壓缸排汽余熱，然后經(jīng)過熱網(wǎng)首站的熱網(wǎng)加熱器完成第2次加熱，生成高溫?zé)崴椭翢崴芫W(wǎng)通過二級換熱站與二級熱網(wǎng)循環(huán)水進行換熱，高溫?zé)崴鋮s后再回到機組凝汽器，熱網(wǎng)首站加熱蒸汽來源為機組采暖抽汽。

供熱改造主要對汽輪機低壓缸轉(zhuǎn)子、小汽輪機本體、凝汽器、凝結(jié)水精處理、加熱器及加藥系統(tǒng)等進行一系列改造，滿足機組真空度提高后的運行需要［1］。在采暖期，通過將機組低壓缸轉(zhuǎn)子更換為供熱轉(zhuǎn)子，采用高背壓運行的方式，并增設(shè)熱網(wǎng)循環(huán)水管道切換系統(tǒng)。采暖期全廠熱網(wǎng)循環(huán)水合并后，共同作為機組排汽冷卻水，進入由凝汽器改造成的低溫?zé)嵩醇訜崞鳎筛脑鞕C組的低壓缸排汽作為基本加熱手段，再由臨機的中排抽汽進行尖峰加熱，將水溫提升到外網(wǎng)供暖所需后對外供出。非供暖期將汽輪機低壓轉(zhuǎn)子及相應(yīng)部件更換為純凝轉(zhuǎn)子，使汽輪機在原設(shè)計背壓下運行。

2 低真空供熱改造技術(shù)重點

2.1 供暖期與非供暖期機組運行經(jīng)濟性問題

在我國東北地區(qū)，1年的供暖期為4～6個月，非供暖期為6～8個月，要求在供暖期降低機組的真空度來提高背壓，以滿足循環(huán)水供熱要求，而非供暖期排汽背壓須回到正常值4.9 kPa。若采用純凝轉(zhuǎn)子，則提高背壓后低壓缸部分葉片強度不夠，葉片易發(fā)生斷裂；若在原轉(zhuǎn)子上改造，則非供暖期運行時間長，改造后低壓缸效率低，熱耗升高，供暖期節(jié)能收益會被非供暖期升高的熱耗抵消。針對這一問題，在改造中提出雙轉(zhuǎn)子互換方案，即現(xiàn)轉(zhuǎn)子不變，用于非供暖期運行，另外對低壓缸通流進行重新設(shè)計，增加1套轉(zhuǎn)子和隔板用于供暖期使用。

2.2 雙背壓雙轉(zhuǎn)子對輪互換性問題

在冬季供熱期使用新轉(zhuǎn)子，非供熱期使用舊轉(zhuǎn)子，必須保證新、舊轉(zhuǎn)子具備完全互換性，以滿足軸系對轉(zhuǎn)子的聯(lián)接要求一致，常規(guī)汽輪機聯(lián)軸器安裝時，轉(zhuǎn)子在現(xiàn)場需要同時鉸孔，然后配準(zhǔn)螺銷，如果更換轉(zhuǎn)子，一般需要重新鉸孔［2］。

實施低真空供熱改造后，每年需要更換2次轉(zhuǎn)子，在如此頻繁更換轉(zhuǎn)子的情況下，可通過以下2種技術(shù)手段保證更換轉(zhuǎn)子后不再進行重新鉸孔。

a.采用液壓膨脹連軸器螺栓，在此措施下主要依靠連軸器銷孔的定位和鏜孔保證精度，錐套與連軸器銷孔的間隙要求在0.03 mm以內(nèi)，既提高加工精度，又降低安裝要求。

b.在高中壓轉(zhuǎn)子后對輪及發(fā)電機轉(zhuǎn)子波紋管前的對輪銷孔內(nèi)增加套圈，對不同的低壓轉(zhuǎn)子更換不同的套圈，這樣可以只進行2次鉸孔工作。

2.3 改造后凝汽器強度問題

低真空供熱改造后，排汽壓力、溫度相應(yīng)升高，凝汽器殼體及不銹鋼管膨脹量有較大變化，管束內(nèi)部循環(huán)水壓力、溫度有較大提高，且對于凝汽器管束的脹口強度、運行壽命等都有很大影響。雙背壓改造的凝汽器應(yīng)滿足在低真空工況下安全運行，純凝工況下經(jīng)濟性較好，因此需對凝汽器進行改造，管束及布置根據(jù)高背壓改造情況進行有針對性設(shè)計，以滿足采暖和純凝工況下長期運行［3］。

改造中需考慮的其它內(nèi)容包括：

a.低真空供熱運行時凝汽器溫度升高，防腐設(shè)計采取電化學(xué)防腐方法（如陰極保護），不宜繼續(xù)使用環(huán)氧樹脂防腐手段；

b.低真空供熱運行時循環(huán)水溫度升高，一般藥劑很難滿足高水溫的要求，造成凝汽器結(jié)垢、腐蝕，需要選擇合適的緩蝕阻垢劑；

c.對熱網(wǎng)循環(huán)泵、補水泵及熱網(wǎng)加熱器進行校核；

d.增加回水溫度、循環(huán)水量等監(jiān)控內(nèi)容的控制邏輯。

2.4 改造后熱網(wǎng)問題

低真空循環(huán)水供熱改造一般都是在原有熱網(wǎng)的基礎(chǔ)上進行改造，因熱網(wǎng)循環(huán)水需要通過管道和閥門引入凝汽器，根據(jù)現(xiàn)場位置條件，有些改造空間狹窄，管路敷設(shè)困難，會增加管道阻力，因此改造要充分考慮管網(wǎng)阻力、舊管網(wǎng)承壓能力和通流能力。

3 循環(huán)水供熱改造實施管理重點

3.1 設(shè)計階段要考慮充分

低真空循環(huán)水供熱改造技術(shù)的核心在于汽輪機本體改造，因此在設(shè)計階段就要給予高度重視，確定合理的汽輪機能耗、效率尤為重要，要綜合機組實際運行特點，充分考慮原機組設(shè)計、循環(huán)水各項參數(shù)后，確定設(shè)計邊界條件，使改造后實際運行能滿足改造要求。

凝汽器作為最重要的輔機之一，在設(shè)計中要充分考慮冷卻面積、運行阻力、供回水壓力、冷卻倍率等條件，還要考慮運行中因為排汽溫度變化引起的膨脹變化，考慮凝汽器因出、入口壓力變化對凝汽器運行中載荷的影響，膨脹對低壓缸排汽室標(biāo)高的影響等。在大連泰山熱電有限公司改造后，出現(xiàn)了熱網(wǎng)循環(huán)水入口側(cè)凝汽器整體偏高，造成凝汽器傾斜的現(xiàn)象，最高處提高5 mm，經(jīng)過現(xiàn)場查找原因并分析，發(fā)現(xiàn)熱網(wǎng)循環(huán)水在0.5MPa壓力下進入凝汽器，且對凝汽器產(chǎn)生的反作用力沒有及時考慮，造成運行中將凝汽器提高現(xiàn)象，現(xiàn)場通過更換膨脹節(jié)進行壓力補償使問題得到解決。由此說明設(shè)計階段尤為重要，在此階段對各方面都要綜合考慮，才能在運行中不出現(xiàn)問題［4－5］。

設(shè)計時對地下管線布置要詳細(xì)、準(zhǔn)確，對原有管線處理要考慮周到，如哪些管線可以移位，對無法移位過渡的管線要制定妥善的處理措施，以免影響施工進度，甚至影響機組正常運行。

3.2 制造廠加工階段要做好現(xiàn)場技術(shù)把關(guān)

從改造部件的材質(zhì)、成分、物理檢驗到最后的尺寸校核，各個環(huán)節(jié)都要有技術(shù)人員跟蹤，各道工序履行簽點驗收，在此期間業(yè)主方要安排技術(shù)人員到現(xiàn)場跟蹤監(jiān)造，隨時掌握質(zhì)量和進度，及時提出改造意見和要求，隨時處理加工過程中存在的問題。在大連泰山熱電有限公司供熱改造中，現(xiàn)場技術(shù)人員及時發(fā)現(xiàn)末級葉輪車削錯誤，如果按照原設(shè)計要求，整個葉輪就將報廢，重新鑄造，會嚴(yán)重影響工期，影響整個改造時間順延，甚至影響大連地區(qū)供熱。按照新的意見和要求，經(jīng)過計算和校核，在不影響葉輪強度的情況下，采取補救措施，順利解決了問題。

在低真空供熱改造中，還出現(xiàn)了對輪加工尺寸偏差的問題，將發(fā)電機轉(zhuǎn)子連接軸及原轉(zhuǎn)子返回制造廠，在制造廠進行對輪實測，然后對新供熱轉(zhuǎn)子進行對輪定位車削，但由于測量、車床誤差和人員操作偏差，造成低壓轉(zhuǎn)子與發(fā)電機連接軸對輪孔出現(xiàn)了偏差，安裝中出現(xiàn)對輪孔錯位現(xiàn)象，最后被迫現(xiàn)場絞孔處理。

3.3 做好實際安裝過程控制

汽輪機本體在安裝過程中，由于是在原有缸體上進行改造，需要重新加工隔板，因此在新隔板安裝時，尤其重視通流間隙，由于機組在改造前沒有條件進行實地測量，一般都是按照安裝圖紙進行加工，容易出現(xiàn)安裝尺寸偏差，因此在隔板軸向和徑向尺寸最后精車時，一定要實際測量，同時在汽封檢修時，要考慮排汽室會有膨脹，則下部徑向尺寸需大于上部尺寸，避免因膨脹標(biāo)高升高引起動靜碰磨。

4 循環(huán)水供熱改造運行管理重點

4.1 改造后機組運行要點

機組經(jīng)過低真空供熱改造后，運行工況與改造前有很大不同，汽輪機低真空循環(huán)水供熱工程的技術(shù)關(guān)鍵是如何保證機組在低真空下的運行安全，讓運行人員熟練掌握運行操作技術(shù)。

a.改造設(shè)計單位要給出詳細(xì)的運行說明書，掌握汽輪機和熱網(wǎng)的運行方式和運行邊界條件。

b.要與汽輪機制造廠聯(lián)系，了解供暖期條件下，各個工況點的主蒸汽流量、溫度、背壓、機組出力、低壓缸效率及機組熱耗率，給出如下圖紙及說明書：凝汽器改造總圖；凝汽器改造啟動、運行說明書；汽輪機改造后的熱平衡圖、熱力特性書、啟動運行說明書；汽輪機改造后的低壓轉(zhuǎn)子總圖、低壓通流圖、改造部分葉片和隔板圖；凝汽器進出水管道補償器安裝使用說明書。通過這些資料，修改完善原汽輪機運行規(guī)程，掌握機組啟停操作、事故操作。

c.讓運行人員通過現(xiàn)場學(xué)習(xí)和交流，掌握運行操作要點，熟悉各工況參數(shù)，才能使機組在改造后順利啟停和正常運行。

4.2 機組運行中考慮的事故處理

低真空供熱改造后，機組要與供熱管網(wǎng)一起運行，增加了突發(fā)事故的可能性，一旦處理不當(dāng)，會造成更大的事故和損失，因此在低真空供熱改造機組上做好事故處理預(yù)案尤為重要。

a.充分考慮到各種事故，做好事故處理措施和相關(guān)應(yīng)急預(yù)案，并加強應(yīng)急演練。

b.要有完備的監(jiān)測和檢測系統(tǒng)，能夠在事故出現(xiàn)前迅速傳遞和表現(xiàn)出來，使事故有提前預(yù)判和處理時間，如熱網(wǎng)突然失水、凝汽器熱交換管破裂、機組真空急劇惡化、機組突然甩負(fù)荷等。

4.3 改造后運行要有相應(yīng)的配套和補救措施

a.機組低真空供熱改造后，凝汽器水質(zhì)和溫度都有很大變化，要重新考慮增設(shè)防止凝汽器結(jié)垢的加藥系統(tǒng)。

b.對滲漏的管道，應(yīng)考慮改造或更換。同時要有防止熱網(wǎng)失水的有效措施，防止因供熱質(zhì)量不均衡造成的人為放水及熱網(wǎng)泄漏，嚴(yán)格控制熱用戶私自放水，可采取在熱介質(zhì)中加入藥劑、宣傳教育與懲罰制度相結(jié)合的措施。

c.在供熱初末期，由于外界熱負(fù)荷較小，汽輪機做功后排汽無法被全部帶走，會導(dǎo)致凝汽器真空下降，在這個時期要求投入凝汽器噴水裝置，先采取熱網(wǎng)負(fù)荷切換的方式解決這個問題，再采取降低負(fù)荷運行方式，使經(jīng)濟效益最大化。

5 結(jié)束語

純凝或抽凝機組通過低真空循環(huán)水供熱改造，極大地挖掘了機組供熱潛力，在不擴大機組建設(shè)規(guī)模的情況下，能滿足廣大市場需求。通過對改造過程加強管理和重點把握，使低真空循環(huán)水供熱改造實施更加順暢，運行更加安全可靠，節(jié)能效果更加顯著。

［1］崔海虹，崔立敏.熱電廠低真空循環(huán)水供熱改造及節(jié)能分析［J］.煤氣與熱力，2011，31（7）：1－3.

［2］邵連友，金 豐，天 罡，等.火力發(fā)電廠循環(huán)水余熱利用改造模式研究與探討［J］.東北電力技術(shù)，2014，35（5）：11－13.

［3］馬曉紅，安徽霞.低真空循環(huán)水供熱存在的問題及解決方法［J］.煤氣與熱力，2007，30（10）：70－72.

［4］賀旭虎.火電廠汽側(cè)真空泵密封水系統(tǒng)加裝壓縮制冷裝置［J］.東北電力技術(shù)，2009，30（4）：34－36.

［5］趙偉光，李心國，江 敏.東海熱電廠3號汽輪機組低真空供暖改造經(jīng)濟性評價［J］.東北電力技術(shù)，2005，26（10）：1－5.

Application on Heating Transformation Technology of Low Vacuum Circulating Water in Power Plant

FU Huai?ren，LI Yu?jing
（CLP Vote Northeast Energy Saving Technology Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110181，China）

Combined the technology of low vacuum heating reform，this paper elucidates the principle of low vacuum circulating water heating transformation，the main problems of design，application and operation management are pointed out，a solve method is intro?duced，the management problems are analyzed.The successful implementation and application of technology offer a reference for other power plants.

Low vacuum；Circulating water；Heating transformation technology

TM621.8

A

1004－7913（2016）03－0032－03

付懷仁（1976—），男，學(xué)士，工程師，主要從事生產(chǎn)技術(shù)管理工作。

2015－11－02）