汪永生

（京能（赤峰）能源发展有限公司，内蒙古赤峰，024000）

汽轮机高背压循环水供热改造与评测

汪永生

（京能（赤峰）能源发展有限公司，内蒙古赤峰，024000）

为满足现阶段城市供热发展和企业节能增效的需求，京能（赤峰）能源发展有限公司#1机组立足于热网系统适应性分析，从汽轮机本体结构和系统供热方式入手，实施了高背压循环水供热技术改造，并从供热量、运行方式、节能效果等方面进行了评测。表明此次供热改造实现简单、安全稳定，降低了能源消耗、提高了供热能力。

高背压；循环水供热；节能增效；适应性分析；评测

引言

京能（赤峰）能源发展有限公司现有2台型号为CC135/N150-13.24/535/535/0.981/0.29（额定抽汽工况负荷135 MW，额定纯凝工况负荷150 MW，额定主蒸汽压力13.24 MPa，额定主蒸汽温度535℃，工业抽汽压力0.981 MPa，采暖抽汽压力0.294 MPa）的超高压中间再热双抽凝汽式汽轮机，配备2×480 t/h循环流化床锅炉，设计采暖供热能力330 MW，同时可外供80 t/h工业蒸汽。

目前，两台机组最大供热能力303 MW，但随着城市基础建设及公共设施建设的迅速发展，最大采暖热负荷需要380 MW。显然，现有的供热能力已不能满足供热发展的需求，因此决定将#1汽轮机进行技术改造，以实现高背压循环水供热改造。

1 热网系统适应性分析与改造设想

1.1 热网循环水

高背压改造后，将用热网水替代循环水作为凝汽器的冷却水源。在保证热网供热质量的前提下，#1机组热网循环水回水温度定为44℃，热网循环水量定为6 000 t/h，并保持采暖期间热网水量基本稳定不变。为了最大限度地吸收低压缸排汽热量，同时考虑端差的影响，凝汽器的热网循环水供水温度最高定为71℃，相应的低压缸排汽压力为38 kPa，排汽温度为75℃。

1.2 热网循环水泵

热网首站原有3台热网循环水泵，单台流量为2 640 t/h，扬程为1.16 MPa。正常运行时，热网供水压力为1.15 MPa，回水压力为0.30～0.35 MPa，由于改造后热网循环水量由4 800 t/h增加到6 000 t/h，原水泵容量不能满足改造后要求，因此应增加一台热网循环水泵。

1.3 凝汽器

为适应#1汽轮机组高背压改造后凝汽器循环水参数的改变，对凝汽器部分部件进行更换，将凝汽器的水侧承压能力由0.3 MPa提高至1.0 MPa，采暖期间，凝汽器水侧采用单进单出、四流程运行，满足热网循环水换热需求。循环水系统改造后的设计思路如图1所示。

图1 改造后循环水系统结构设计思考

2 机组改造方案

结合热网系统适应性分析与改造设想，正式提出机组改造方案。

2.1 系统供热方式改造

高背压循环水供热采用串联式两级加热系统，热网循环水首先经过凝汽器进行第一次加热，吸收低压缸排汽余热，然后再经过供热首站蒸汽加热器完成第二次加热，生成高温热水，送至热水管网通过二级换热站与二级热网循环水进行换热，高温热水冷却后再回到机组凝汽器，构成一个完整的循环水路。

采暖供热期间，#1机组所对应的冷水塔及循环水泵退出运行，#1机组的辅机冷却用开式循环冷却水取自#2机组循环水供水母管，回水至#1机组循环水回水母管。将凝汽器的循环水系统切换至热网循环水泵建立起来的热水管网循环水回路，形成新的“热—水”交换系统。循环水回路切换后，凝汽器背压由5～7 kPa左右升至30～38 kPa，低压缸排汽温度由30～40℃升至69～75℃。经过凝汽器的第一次加热，热网循环水回水温度由44℃提升至66～71℃，然后经热网循环泵升压后送入首站热网加热器，将热网供水温度进一步加热后供向一次热网[1]。

2.2 汽轮机本体改造

#1汽轮机组高背压改造过程中，进行了汽轮机本体低压缸通流改造，去掉低压正反向第四级动叶，安装假叶根；重新设计低压正反向末级、次末级动叶以及隔板[2]；低压正反向各增加一级导流环及末级叶片去湿环。汽轮机低压末级叶片长度710 mm改短至450 mm；低压缸次末级叶片长度435 mm改短至320 mm；

3 改造后评测

3.1 供热量的变化

改造后#1机组高背压供热量为102 MW，供热首站加热蒸汽供热能力为281 MW，故热网循环水总吸收热量Qx为383 MW，供热量增加了80 MW。由于#1机组高背压供热后，热网循环水回水温度T0设定为44℃，热网循环水量G稳定在6 000 t/h，因此热网首站出口热网循环水最高供水温度

3.2 运行方式的变化

汽轮机排汽压力越高，供热量越大，但是排汽温度也受到排汽缸结构和轴承的限制。根据我国发电设备行业和电力行业的共同规定，排汽温度的运行值不能超过80℃[3]，否则可能对后轴承和轴系的安全带来影响。为了安全起见，排汽温度设计值确定在75℃左右，所对应的排汽压力为38 kPa.a，并在运行中保证绝对不大于此压力。

3.3 节能效果分析

采暖期#1机组改造前、后技术经济指标对比如表1所示。通过一些关键指标，不难得出三点重要结论：

（1）#1机组在采暖期的供热量增加79.7万GJ，采暖期平均发电标准煤耗率下降90.8 g/kWh。在非采暖期我厂只有1台机组运行，所以#1机组运行时间以1个月计算，平均发电功率为110 MW，发电煤耗同改造前增加15 g/kWh。经计算，在非采暖期#1机组多耗煤为：15 g/kWh ×110×103kWh×30×24 =0.118 8万吨；#1机组进行低真空供热改造后年节约标煤量：1.73-0.1188=1.6112万吨[4]。

（2）#1机组高背压供热改造前，冬季运行一台冷却塔循环水泵。改造后，冬季停运冷却塔循环水泵，但热网循环水量增加，故增设一台热网循环水泵。通过计算，辅机多消耗功率约为137 kW，改造后相对改造前热网循环水泵年多耗电59.2万kWh[5]，但用电效率大有提升；

（3）每座冷却塔风吹损失为10 t/h，蒸发损失为100 t/h，总损失为110 t/h。改造后，电厂冬季停用一座冷却塔，其损失降为零，采暖期180天，节水47.52万 t。

表1 改造前后技术经济指标一览表

4 结束语

汽轮机高背压运行循环水供热经济效益良好、社会效益显著。系统改造比较简单，设备可以安全稳定运行。改造后对降低冷源损失，提高热电厂采暖供热能力、提高运行效率非常有效。

[1]崔海虹, 崔立敏. 热电厂汽轮机低真空循环水供热改造及节能分析[J]. 区域供热, 2011(3):76-78.

[2]哈尔滨汽轮机厂.汽轮机启动运行说明[Z]. 2008.

[3]黄树红. 汽轮机原理[M]. 北京: 中国电力出版社, 2008.

[4]王鹏, 王进仕, 邵珺. 330MW机组凝汽器改造及其经济性分析[J]. 汽轮机技术, 2010, 52(1):71-73.

[5]杨圣春. 凝汽发电机组的供热改造方法研究[J]. 电力学报, 2011, 26(4):357-360.

Reformation and Evaluation onHeat Supply Using Circulating Water Under High Back Pressure Generated by a Steam Turbine

WANG Yong–sheng
(Beijing (Chifeng) Energy Developments Co., Ltd., Chifeng, Inner Mongolia,024000, China)

In order to meet the requirements of heating development for cities as well as energy conservation and benefit increase for enterprises at the present stage, #1 unit of Beijing (Chifeng) Energy Developments Co., Ltd.carries out technical reformation on heat supply using circulating water under high back pressure, which is based on the adaptability analysis of heating network system, the main body structure of steam turbine as well as its heating mode. Also, the heating capacity, operation mode, and effect of energy conservation are evaluated, showing that the reformation has characteristics of simple, safe and stable, as well as ability of reduction on the energy consumption and improvement on the heat supply.

High Back Pressure; Heat Using Circulating Water; Energy Conservation and Benefit Increase; Adaptability Analysis; Evaluation

TK267

A

2095-8412 (2016) 06-1160-03

10.14103/j.issn.2095-8412.2016.06.028

汪永生(1977-)，男，汉族，江苏淮安人，汽轮机运行专工，工程师。研究方向：电厂汽轮机运行。

E-mail: cfnywys@163.com