汽轮机低真空运行循环水供热的应用

汽轮机低真空运行循环水供热的应用

卢秀

（内蒙古霍煤鸿骏铝电有限责任公司电力分公司内蒙古029200）

摘要：伴随经济的迅速发展，城市化建设的逐渐扩大，热电厂已不能满足日益增大的供热需求，因此，就需要进行节能改造，而低真空循环水供热技术则非常成功地解决了这一问题。汽轮机低真空循环水供热技术在理论上能达到很高的能效，国内外已有很多研究成果和成功的经验。

关键词：汽轮机；低真空运行循环；水供热；应用

前言

汽轮机降低真空运行，提高循环水温度做为冬季供暖是一项社会效益和经济效益都十分显著的节能技术，它能同时满足节能降耗和环境保护的要求，因此本文主要就汽轮机低真空运行循环水供热的应用进行探讨，以供参考。

一循环水供热系统

循环水供热是十分完善的热电联产方式。循环水供热，就是使抽凝机组在运行中把通过凝汽器的冷却水量减少，通过降低真空，相对应的排汽压力和排汽温度升高，使汽轮机凝汽器的出水温度由正常运行的30℃-35℃提高到70℃-75℃，然后不让循环水通过冷却塔降温，而是经过热网循环水泵加压输送至各热用户作采暖用热，循环水经过热用户放出热量之后的回水在返回至凝汽器重新冷却汽轮机的排汽，使温度升高后，进行加热后再送至各热用户，进入另一次循环。并将全公司锅炉、汽机在开停和正常运行中的排污疏放水接入混合式加热器，引至热网循环水中供热。

二汽轮机低真空运行循环水供热系统存在的问题

汽轮机低真空运行降低了热能的损耗，但同时也使凝汽器长期处在背压状态下运转，对汽轮机的服务年限产生了一定的影响。发电厂汽轮机组低真空运行时会使汽轮机转子的径向推力加大，有可能出现轴承过负荷情况的发生，我们可以用拆除一定比重的汽轮机末级窝轮的方法，降低汽轮机转子的径向推力，从而保证低真空运行汽轮机组的安全稳定运转。汽轮机组低真空运行时静子在汽缸中的膨胀量会加大，运转设备的动静间隙会发生改变，有可能导致汽轮机组振动加剧，造成联接螺栓变形松动，但一般情况下温度变化量不太大，动静间隙的改变不会造成振动的突然加剧。就目前情况看，汽轮机组低真空运行对静子在汽缸中的膨胀量影响不大。

汽轮机组低真空运行时机组凝汽器转变成循环水供热系统的加热器，这就加大了供热循环水系统的承载负荷，我们需要合理设计安设供热管路系统，加固各类接头管件和阀门，来确保低真空运行机组的安全平稳运转。考虑汽轮机组低真空运行的经济性，采用越高的背压效果越好，但背压太大有可能导致凝汽器管路阀门因膨胀而泄露，所以不能选用过高的背压，能满足居民供热标注要求即可。

真空系统通常都会或多或少存在严密性不足的问题，由于真空系统内部压力比外在大气压小，当汽轮机的密封性能无法达到要求时就会出现空气泄露进凝汽式汽轮机内部的情况，比如空气通过凝汽器壁、接入凝汽器径部的排气管道（疏水扩容器、疏水泵、凝泵、高加抽空气管等至凝汽器的疏水管及空气管）、低压缸和轴封套的结合面、高中压汽的加热系统、汽缸轴封等进入凝汽器。由于空气不易凝结，当一定含量的空气漏入凝汽器后，就会造成其真空降低。与此类似，空气还会随蒸汽带入进凝汽器内，只是以这种方式进入的空气量比较少，一般不做考虑。

在机组运行中，由于冷却塔的运行状况不正常而导致水塔的出水温度升高时，就会造成真空恶化的情况。同时由于空气湿度大或环境的温度高而使冷却塔的循环水温降有所减少，从而引起凝汽器的循环水进水温度大大升高，也会导致真空恶化。另外循环冷却水的用量不足也会造成真空降低。当循环冷却水的使用量低于设计的限值时，就会造成排汽的压力升高，此时凝汽器的排汽温度也会随之升高，从而降低了汽轮机真空。

三汽轮机低真空运行循环水供热技术改造

将凝汽式汽轮机组改造为低真空运行循环水供热机组的一般方法是对汽轮机组本身不作什么改动，而是把汽轮机组的凝汽器接入城市供热循环水系统中，让居民家中的供暖散热器成为火电厂的冷却设施。通过精密的检测和计算优化设计汽轮机的级数和尺寸结构，确定汽轮机运转参数和背压，使汽轮机在安全、经济、可靠的条件下正常运转。低真空运行汽轮机组在正常工作时，背压是可以在一定空间内上下浮动的，安全浮动范围汽轮机组产家会给出技术规定指标的。热网供热循环水系统中的温度决定了低真空汽轮机组凝汽器的背压。综合以上因素我们得出的改造方案是先对A火电厂汽轮机组进行必要的改装后，实现冬季供暖期为低真空循环水供热，夏季非供暖期为正常火力发电生产运转模式，这个方案在安全运转、经济效益、节能降耗上会取得不错的成果。

根据汽轮机组的结构优缺点和低真空运行状态的需要，对汽轮机凝汽器背压、排汽动力、整体强度进行精密测算，拆卸掉多余的末级，不改动汽轮机组的转子设备结构，只对静子设备进行必要的改动，不改变转子设备运转的技术参数，所以改造后汽轮机组的安全稳定性、操作适用性、能源利用高效性都会有一定水平的提高。

四汽轮机低真空运行循环水供热的应用要点

4.1加工阶段做好现场技术把关

从改造部件的材质、成分、物理检验到最后的尺寸校核，各个环节都要有技术人员跟踪，各道工序履行签点验收，在此期间业主方要安排技术人员到场跟踪监造，随时掌握质量和进度，也及时提出新的改造意见和要求，随时处理加工制造中存在的问题。在大连泰山热电供热改造过程中就发生了末级叶轮车削错误，现场技术人员及时发现。如果按照原设计要求，整个叶轮就将报废，重新铸造，那样会严重影响工期，影响整个改造顺延，将会影响地区供热。经过计算和校核，不影响叶轮强度，采取了补救措施，顺利解决了问题。

4.2做好安装过程控制

汽轮机本体在安装过程中，由于是在原有缸体上进行改造，需要重新加工隔板，因此在新隔板安装时，尤其要重视通流间隙。由于机组在改造前要进行运行，没有条件进行实地测量，都是按照安装图纸进行加工，容易出现安装尺寸偏差的问题，所以在隔板轴向和径向尺寸最后精车时，一定要在汽轮机揭缸经过实际测量后再进行。在汽封检修时，要考虑排汽室膨胀，则下部径向尺寸要大于上部尺寸，避免因膨胀标高升高引起动静碰磨。

4.3供热循环水补充水问题

供热循环水采用软化水，需在交换站内安装一套软化水处理装置、1台凝结水箱和2台补水泵，专门用于循环水补水，补水泵采用变频控制，以便控制补水压力恒定。

4.4循环水供热系统故障的补救措施

采用凝汽机组的循环水供暖，需要机组稳定运行。如果机组由于种种原因造成停运，则循环水供热所需的排汽热源消失，循环水供热达不到采暖要求，因此必须有循环水供热系统故障时的补救措施。机组启停过程中，为保证供热的稳定性，需要进行2个系统的切换。机组启动前，采用交换站供热系统进行供热；机组正常带负荷运行后，再逐渐切换到循环水供暖系统中。机组在低负荷运行时循环水温升减小，不能保证供暖需求时，需要利用交换站内热交换设备对系统进行二次补充加热，以达到采暖水网的温度要求。

五运行管理重点

低真空循环水供热系统的运行管理是一项长期且艰巨的工作。由于运行管理出现问题，会导致很多问题，从而使供热受到影响，不能保证热电机组的安全运行。因此无论在改造中还是在运行管理中，都应充分借鉴他人的经验，吸取他人的教训，根据实际供热情况，实事求是地提出及落实。

5.1机组运行

机组经过低真空供热改造后，运行工况与改造前有很大的改变，汽轮机低真空循环水供热工程的技术关键是如何保证机组在低真空下的运行安全。如何让运行人员熟悉掌握运行操作技术，是需要重点考虑的问题。改造设计单位要给出详细的运行说明书，掌握汽轮机和热网的运行方式和运行边界条件。要与汽轮机制造厂联系，供暖期条件下，各个工况点的主蒸汽流量、温度、背压、机组出力、低压缸效率、机组热耗值情况，给出如下设备图纸及说明书：凝汽器改造总图，凝汽器改造的启动、运行说明书，汽轮机改造后的热平衡图、热力特性书、启动运行说明书，汽轮机改造后的低压转子总图、低压通流图、改造部分的叶片和隔板图，凝汽器进出水管道补偿器安装使用说明书等。通过这些资料，修改完善原汽轮机运行规程，掌握机组启停操作和事故操作。

结束语

随着科学技术水平的不断发展，汽轮机低真空运行循环水供热技术也取得了长足的发展，在以后能源越加匮乏的情况下，低真空运行循环水供热的节能环保性有着更加实用的推广价值。因此我们应更加重视汽轮机低真空运行循环水供热的应用情况，并不断完善不足之处。

参考文献：

[1]蔡玉广.供热汽轮机组低真空运行循环水供暖改造探讨[J].热电技术.

[2]黄福赐.工程热力学原理和应用[M].北京：电力工业出版社，1982.