200MW機(jī)組高背壓供熱改造技術(shù)探討

孟繁江

摘要：通過對(duì)某熱電廠200MW供熱機(jī)組高背壓改造分析，探討高背壓改造技術(shù)在200MW供熱機(jī)組上的應(yīng)用。證實(shí)改造后不僅增加熱電廠的供熱能力，還達(dá)到了節(jié)能減排，創(chuàng)造社會(huì)效益的目的。

關(guān)鍵詞：高背壓改造；供熱能力；效益

0 引言

隨著城市的不斷擴(kuò)張，供熱需求也不斷增加，原有的熱電廠已經(jīng)不能滿足城市對(duì)供熱的需求，一些小供熱鍋爐應(yīng)運(yùn)而生，但由于環(huán)保設(shè)備的高昂，這些小供熱鍋爐的很多環(huán)保參數(shù)都不達(dá)標(biāo)，并且存在供熱效果差、熱源損失嚴(yán)重等諸多缺點(diǎn)。同時(shí)由于受到電網(wǎng)電量的限制，熱電廠的建設(shè)受限，所以通過改造增加原有熱電廠的供熱能力就非常迫切，而高背壓供熱改造技術(shù)就可以較好的解決這一問題。

1 改造方案

1.1 改造原理

某熱電廠200MW供熱機(jī)組原設(shè)計(jì)是在冬季采暖過程中，利用中排抽汽作為熱網(wǎng)循環(huán)水的加熱熱源。原有的設(shè)計(jì)方式中熱網(wǎng)循環(huán)水與凝汽器冷卻水分屬不同的系統(tǒng)，即機(jī)組只要運(yùn)行就必須有冷水塔參與凝汽器的冷卻工作，有一定的冷源損失。

高背壓供熱改造后，在冬季采暖期間，機(jī)組高背壓運(yùn)行，將凝汽器改為供熱系統(tǒng)的熱網(wǎng)基本加熱器，而冷卻水直接用作熱網(wǎng)循環(huán)水，充分利用凝汽式機(jī)組排汽的汽化潛熱加熱熱網(wǎng)循環(huán)水，將冷源損失降低為零，提高機(jī)組循環(huán)熱效率；同時(shí)本機(jī)熱網(wǎng)加熱器作為尖峰加熱器對(duì)熱網(wǎng)循環(huán)水進(jìn)行二次加熱，將熱網(wǎng)循環(huán)水溫度提高到能夠滿足二次網(wǎng)熱網(wǎng)所需的供水溫度，向用戶供熱，此改造方案可實(shí)現(xiàn)其供熱能力得到較大的提升。

1.2 改造設(shè)備

1.2.1 汽輪機(jī)本體

重新設(shè)計(jì)制作一個(gè)低壓轉(zhuǎn)子，以滿足低壓缸高背壓運(yùn)行的要求。同時(shí)對(duì)低壓缸前后軸承的安裝標(biāo)高進(jìn)行預(yù)調(diào)整，并采用比較適合、經(jīng)濟(jì)的對(duì)輪連接形式，其對(duì)應(yīng)的隔板、汽封也應(yīng)改造為能夠滿足新型低壓轉(zhuǎn)子的要求。新設(shè)計(jì)加工的轉(zhuǎn)子能夠滿足機(jī)組在供熱期高背壓運(yùn)行，且能夠保證機(jī)組運(yùn)行的安全性，夏季非采暖期更換為原純凝轉(zhuǎn)子，兩根互換的轉(zhuǎn)子兩端的半聯(lián)軸器，無論在對(duì)中心或兩半聯(lián)軸器螺栓孔的精度等方面都要做到完全一致。即：采暖供熱期間使用動(dòng)靜葉片級(jí)數(shù)相對(duì)減少的低壓轉(zhuǎn)子，凝汽器在高背壓下運(yùn)行；非采暖期使用原設(shè)計(jì)純凝轉(zhuǎn)子，凝汽器在低背壓運(yùn)行。

1.2.2 凝汽器

機(jī)組改造后，汽輪機(jī)維持在高背壓下運(yùn)行，排汽溫度較高，對(duì)凝汽器熱膨脹會(huì)發(fā)生變化，對(duì)低壓缸和軸系的運(yùn)行安全性有一定影響。因此改造后應(yīng)設(shè)置補(bǔ)償裝置，用來吸收因溫度變化引起凝汽器膨脹量的變化。由于采暖期凝汽器循環(huán)冷卻水更換為熱網(wǎng)循環(huán)水，凝汽器殼側(cè)、水側(cè)壓力及換熱溫度提高，對(duì)凝汽器強(qiáng)度提出了更高的要求，需根據(jù)改造后熱網(wǎng)循環(huán)水的參數(shù)來核算凝汽器冷卻面積等相關(guān)參數(shù)，管束需更換為耐壓抗腐蝕性能更強(qiáng)的管材，同時(shí)需進(jìn)行脹板加固，管板加厚，水室、殼體加強(qiáng)等一系列加固或更換措施。

鑒于熱網(wǎng)循環(huán)水水質(zhì)及熱網(wǎng)加熱器實(shí)際運(yùn)行情況，為滿足供暖期機(jī)組供熱可靠性，非采暖期安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，加強(qiáng)除垢、防垢、防腐效果，提高換熱效率，在進(jìn)行凝汽器改造的同時(shí)增設(shè)USP 超聲波除垢裝置。USP 除垢裝置具有除垢、阻垢、防止氧化腐蝕、提高換熱效率和殺菌滅藻、凈化水質(zhì)等作用。

1.2.3 凝汽器抽氣系統(tǒng)

原有機(jī)組的凝汽器抽真空系統(tǒng)采用水環(huán)式真空泵，水環(huán)真空泵的性能與所抽吸氣體的狀態(tài)（壓力、溫度）和工作液的溫度等有關(guān)。同時(shí)運(yùn)行中受到"極限抽吸壓力"的影響，容易在葉輪表面發(fā)生局部水錘現(xiàn)象，運(yùn)行噪音很大且會(huì)使葉片產(chǎn)生很大的拉應(yīng)力，長時(shí)間運(yùn)行易導(dǎo)致葉片的斷裂，威脅機(jī)組的安全運(yùn)行。本次機(jī)組高背壓供熱改造后凝汽器排汽溫度達(dá)70～80℃，水環(huán)式真空泵工作條件更惡劣，故在本次機(jī)組改造過程中增設(shè)高效節(jié)能的多級(jí)羅茨變頻泵組，即保證機(jī)組高背壓供熱改造后凝汽器抽氣系統(tǒng)正常運(yùn)行，同時(shí)節(jié)能。

1.2.4 熱網(wǎng)系統(tǒng)

在熱網(wǎng)回水和高背壓機(jī)組凝汽器循環(huán)水間增設(shè)聯(lián)絡(luò)管，將熱網(wǎng)循環(huán)水先引入高背壓機(jī)組凝汽器進(jìn)行一次加熱，經(jīng)乏汽一次加熱后再送至熱網(wǎng)加熱器進(jìn)行二次加熱。

1.2.5 循環(huán)冷卻水系統(tǒng)

機(jī)組改造后，采暖期間機(jī)組循環(huán)水泵停用，原有系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)氫冷卻器和冷油器均無冷卻水。為此，增設(shè)兩臺(tái)冷卻水泵，水源取自本機(jī)前池，經(jīng)發(fā)電機(jī)氫冷卻器和冷油器的冷卻水回水排至凝汽器出口電動(dòng)門后管道，進(jìn)入冷卻塔水池。此方式簡化了冷卻水系統(tǒng)，同時(shí)解決了本機(jī)前池和水塔水池防凍問題。

1.2.6 低壓缸噴水系統(tǒng)

機(jī)組改造后，汽輪機(jī)低壓缸排汽溫度升高，相應(yīng)的凝結(jié)水溫度也升高，不再適合作為低壓缸噴水系統(tǒng)的水源，故將其改為除鹽水，對(duì)低壓缸進(jìn)行噴水減溫。

1.2.7 軸封冷卻器系統(tǒng)

機(jī)組改造后，排汽壓力升高，凝汽器出水溫度達(dá)到70～80℃，遠(yuǎn)高于純凝運(yùn)行的30～40℃。因此采用了換熱面積更大的軸封冷卻器，回收進(jìn)入軸冷的熱量至凝結(jié)水。

1.2.8 低壓加熱器系統(tǒng)

機(jī)組高背壓供熱工況下，末級(jí)低壓加熱器的進(jìn)水溫度接近80℃，低加進(jìn)出口已沒有溫升，回?zé)岢槠麩o法正常投入，因此供熱運(yùn)行時(shí)末級(jí)低加停運(yùn)。

2 供熱能力分析

2.1 改造前的供熱能力

因冬季電負(fù)荷受限，以160MW負(fù)荷為例進(jìn)行分析，根據(jù)汽輪機(jī)廠提供的原設(shè)計(jì)熱平衡圖可以查出160MW負(fù)荷時(shí)，主汽流量593t/h，采暖抽汽焓值2994.34 kj/kg，飽和水焓值532.53 kj/kg，最大疏水量為350t/h。

根據(jù)熱量公式：

可以計(jì)算出供熱量為861.6GJ/h，按加熱器效率為0.98，管道效率（含散熱損失）為0.99計(jì)算，改造前160MW負(fù)荷時(shí)，最大供熱量為835.9GJ/h。

2.2 改造后的供熱能力

根據(jù)汽輪機(jī)廠提供的改造后的熱平衡圖可以查出160MW負(fù)荷時(shí)，主汽流量593t/h，采暖抽汽焓值2985.4 kj/kg，對(duì)應(yīng)的飽和水焓值532.53kj/kg，最大疏水量為220t/h；低壓缸排汽焓值2636 .5kj/kg，對(duì)應(yīng)的飽和水焓值289.4 kj/kg，低壓缸蒸汽流量為232.96t/h。根據(jù)公式（1）可以計(jì)算出采暖抽汽供熱量為539.6 GJ/h，低壓缸排汽供熱量為546.8 GJ/h，按加熱器效率為0.98，管道效率（含散熱損失）為0.99計(jì)算，改造后160MW負(fù)荷時(shí)，最大供熱量為1054GJ/h。

通過對(duì)比可以看出，在160MW負(fù)荷時(shí)，高背壓改造后可以增加218GJ/h的熱量。整個(gè)供暖期按168天計(jì)算，可增加供熱量87.9萬吉焦。按照《城市熱力網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ34-2010）中對(duì)供熱的要求，長春市供熱區(qū)域內(nèi)建筑綜合熱指標(biāo)為50W/m2，可增加供熱面積121萬平方米。

機(jī)組高背壓供熱改造后，在增加集中供熱能力的同時(shí)，可以減少供熱鍋爐的數(shù)量，二氧化碳、二氧化硫、煙塵等污染物的排放量也大為減少，具有極大的環(huán)保效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

3 結(jié)束語

通過對(duì)200MW供熱機(jī)組的高背壓供熱改造探討，證實(shí)此技術(shù)是可行的，而且可以明顯提高機(jī)組的供熱能力，不僅為供熱企業(yè)增加經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)還有很好的社會(huì)效益，值得大力推廣。

參考文獻(xiàn)

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