热电厂循环水供热改造分析浅议

  　　[关键词]汽轮机  循环水  供热  改造
　　目前火电厂最大的热量损失就是凝汽器的热源损失，约占总损失的30～55%。为提高能源利用率，降低小型汽轮机组的热源损失，提高经济效益，采取将抽凝式汽轮机改造为低真空运行，通过高背压下的排汽加热循环水，用热力发电过程中最大的热源损失来为城市提供居民采暖供热，是老机组实现热电联产，提高电厂整体经济性的简易办法。
　　山东安丘盛源热电有限责任公司为了降低热电厂热源损失，余热再利用，提高热电厂的热效率，降低发电煤耗，达到节能挖潜的目的，经过调研论证，将2台6MW抽凝式供热汽轮发电机组进行技术改造，采用低真空运行提高循环水温度的办法，为居民供热。机组冷凝器作为热网加热器使用，利用机组排汽加热采暖供热循环水，非采暖季汽机真空运行，冷却循环水通过原设计循环水系统上冷却塔。采用循环水供热将使全厂热效率大大提高，发电煤耗下降，#4、5机组热效率从现在的44.18%提高到66.5%，#4、5机全年发电煤耗由现在的444.38克/kw.h，降到285克/kw.h。
　　一、技术改造情况
　　安丘盛源热电有限公司2台6MW抽凝式供热汽轮发电机组型号是型号：C6—3.43/0.981型，额定汽压：3.43 Mpa，额定温度：450℃，设计排汽温度：33 ℃，设计排汽压力：0.0049 MPa ，设计真空值：-0.084 Mpa。
　　经过改造，2×6MW汽轮机组采暖冬季汽机低真空循环水供热运行，冷凝器作为热网加热器使用，利用机组排汽(参数为0.019MPa、60℃)加热采暖供热循环水;非采暖季汽机真空运行，冷却循环水通过原设计循环水系统上塔冷却。汽轮机组低真空循环水供热系统的供水管接到冷凝器的出口管道上，回水管接到冷凝器的进口管道上，采暖期和非采暖期通过阀门切换实现系统运行的调换。
　　改造后的系统流程：凝汽器做为热源，适当降低真空-73~-70Kpa，排汽温度升至55~58℃，凝汽器循环水供热出口温度最高加热到50℃，凝汽器出水经过供热循环泵升压到0.6Mpa后，供各热用户，供热回水经过供热回水过滤器，进入供热回水冷却器，温度降至33℃，供热回水压力≤为0.2Mpa进入凝汽器进行换热，循环利用。城区管网采用枝状布置，在各热用户小区设置分配站，通过与采暖热用户直接连接，实现城区集中供热。本工程采用中央调质调节方式运行，通过调整2×6MW汽轮机组的真空度来实现，使本供热系统在采暖季初期、中期和末期均保证2×15MW汽轮机组在经济状态下运行。在加热站设置1台辅助加热器，作为2×6MW汽轮机组的低真空循环水供热机组的汽机事故状态下备用加热，其加热能力为能够提高2×6MW汽轮机组采用低真空循环水供热运行的热网循环水量水温15℃，并能够使 2×6MW汽轮机组采用低真空循环水供热运行的同时使热网循环水量水温能够升高10℃，使热网循环水供水最高可达62℃。
二、改造后系统简图：

       三、 改造效果及运行情况
　　该公司热电厂热网进行低真空循环水供热改造后，供热半径加大，供热能力提高，工况稳定，既可以缓解蒸汽供热的压力，又可以取缔小区采暖锅炉。
　　（一）改造后影响机组运行安全的主要问题
　　(1)凝汽器外壳与钢管的相对膨胀差增大，可能会造成铜管端头胀口松动，产生泄漏。
　　(2)冷油器、空冷器出口油温、风温升高，造成机组隐患。
　　(3)在热网调节误操作及其它事故情况下，回水压力会大大超过凝汽器的设计压力，造成凝汽器端盖、人孔、出口管线法兰等处垫子漏水。
　　(4)真空的降低，使机组的出力降低，排汽温度升高，而排汽温度不仅影响供水温度的高低和供热量的大小，而且直接影响机组的热膨胀，胀差，振动，轴窜等指标。
（二）采取的措施
　　(1)为防止凝汽器因超压造成胀口松动，产生泄漏。在换热站采用变频补水装置，补水泵采用变频控制，保持热网系统补水压力恒定。采用化学处理过的软化水，硬度降低且回水管路有除污器，水的品质有很大提高。
　　(2)为保证冷油器和空冷器的安全运行，加设一路工业冷却水系统，在循环水供热情况下进行切换运行。
　　(3)凝汽器承压问题：为了预防热网突然解列等特殊情况，还采取了以下措施。
　　a. 热水循环泵取3台，互为备用，互相联锁，保证热网正常循环。
　　b. 在热用户回水管路上加装安全阀，保证回水压力不超过0.2 MPa。
　　c. 供热循环水回路上安装逆止阀。
改造前后的参数对比

      （三）实际运行情况
　　(1)机组振动：基本没有变化，投入循环水供热后，机组最大振动为0.012~0.014mm，比投入前增加0.002~0.004mm，振动达到“优”的标准；
　　(2)复速级压力：复速级压力根据负荷变化而变化，厂家给出的安全范围是：纯凝<1.57Mpa，抽凝<1.91Mpa，投入循环水供热后，复速级压力1.74Mpa，在安全范围内；
　　(3)轴向位移：轴向位移根据负荷变化而变化，厂家给出的安全范围是：-0.4~+1.0mm，我们在空负荷时轴向位移为0.42mm，投入循环水供热后比纯凝最大负荷轴向位移增加0.11mm，变化不大，在运行中加强观察；
　　(4)凝汽器的安全性：凝汽器厂家试验压力0.345 Mpa，运行压力0.25Mpa，为防止凝汽器超压，我们制定了运行措施：当热网回水压力高于0.22Mpa时，通知热网值班员降低补水量；当热网回水压力高于0.25Mpa时，通知热网值班员停止热网补水泵；;当热网回水压力高于0.28Mpa时，通知热网值班员开启除污器排污门泄压；当热网回水压力高于0.30Mpa时，开启凝汽器出口到凉水塔手动门强制泄压；同时在回水母管上安装了一台启座压力为0.30 Mpa的安全门；
(5)对于汽轮机末级叶片：采用低真空运行，蒸汽比容降低为正常真空的20~25%，流速相应降低，因此必须保证向后排汽量不低于35t/h，否则，末级叶片做负功，引起排汽缸温度异常升高，针对这种情况，在外网热负荷较低时，我们制定了凝汽器单侧循环水供热，另半侧本机循环水运行的方案，靠调整本机循环水半侧的入口门开度，控制机组真空度，防止末级叶片做负功，保证机组安全运行；
　　(6)推力瓦温度：采用大负荷循环水供热后，推力瓦温度有所升高，有两块瓦温达到80度以上，最高达到83度，规程规定推力瓦温度不超过95℃，另外推力瓦保护采用10取3，即10块工作瓦中3块瓦温超过110度才会引起保护动作，因此也是比较安全的。
　　四、投入循环水供热后的经济性：
　　低真空循环水供热的改造，可充分利用电厂热能，既节约了能源，又减少环境污染，社会效益以及经济效益明显。
　　#4.5机投入循环水供热前、后数据对比：
　　热电厂实施低真空循环水供热可取得良好的企业经济效益和社会效益，可增加供热面积保守计算为260万m2。一年多收入6500万元，年节约标煤2.11万吨(费用565万元)，节水9万吨(费用13.5万元)，减排烟尘82 吨(少交环保费用2.3万元)，削减二氧化硫排放460吨(少交环保费用27.6万元)。
　　五、总结
　　该厂通过降低凝汽机组真空，提高排汽温度，利用循环水供热来降低热源损失是非常成功的，改造比较简单，设备可以安全稳定运行，特别是节能效果显著，经济效益非常可观。
　　参考文献：
　　[1]庞麓鸣.工程热力学[M].北京：人民教育出版社，1980.
　　[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.
　　[3]钟史明.具有火用参数的水和水蒸汽性质参数手册[M].北京：水利电力出版社，1989.
　　[4]翦天聪.汽轮机原理[M].北京：水利电力出版社，1986.[6]艾·汉佩.冷却塔[M].北京：电力工业出版社，1980.
　　[5]冯永华，徐永忠。火电厂循环冷却水废热回收利用问题研究[期刊论文] 2007，(3)：5-6
　　[6]吴星，付林，胡鹏，电厂循环水供热技术的研究与应用[期刊论文]区域供热，2008，(4)：41-42
                                                     （作者单位：山东省安丘市盛源热电有限公司）