汽輪機低真空運行循環水供熱技術改造

摘 要：近些年，國內的裝備制造業和發電企業聯合行動，用先進的科學技術對老式機組進行改造，將凝汽式汽輪機組改造為發電同時供熱的熱電聯產機組，使這些小型熱電發電廠煥發了青春，改造后的機組不僅降低了能源的消耗，減輕了對環境的污染，而且機組可運行性和經濟性也得到較大的提高。汽輪機低真空循環水供熱正是在這種背景下應運而生，它能同時滿足節能降耗和環境保護的要求，汽輪機低真空循環水供熱系統安全穩定運行的保障是汽輪機低真空運行循環水供熱改造技術。

關鍵詞：汽輪機；低真空運行；供熱技術改造

中圖分類號：TU995 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2014）30-0015-02

1 汽輪機低真空運行循環水供熱技術改造的可行性

把小型熱力發電廠機組凝汽式汽輪機改裝為低真空運行循環水供熱機組，不但機組運行更安全平穩，而且改造時間短、方法簡便、資金投入低，低真空運行循環水狀態是汽輪機運轉工作的一種特殊形式，在發電廠汽輪機組運行過程中，減少汽輪機冷卻水循環量，降低凝汽器的真空度，這樣就會使汽輪機排出蒸汽的溫度升高到接近60 ℃，對汽輪機組部分組成結構進行必要的技術改造會確保汽輪機組的正常安全運轉，并將汽輪機組冷卻水循環系統接入供熱系統用于居民冬季供暖。熱網供熱分為冬季供暖期和夏季非供暖期，這就需要熱力發電廠汽輪機低真空運行循環供熱系統能進行切換分別服務于冬季供暖期和夏季非供暖期，解決的最好辦法是在夏季非供暖期把汽輪機組末級排汽閥關閉，對冬季供暖期為低真空供熱運轉夏季非供暖期停止運轉的機組進行必要的技術改造，進行精密的熱力能耗計算，根據計算所得的精確數據，拆卸掉汽輪機組相應的后幾級渦輪，這種技術改造方法不僅提高了能源利用率還不會損壞汽輪機組設備，而且切換也方便易行。

2 汽輪機低真空運行循環水供熱改造的技術措施

①汽輪機低真空運轉狀態是一種長期且不斷變化的運行狀態，我們必須根據實際運轉情況進行精確的熱力、強度、運轉參數的計算，準確選擇汽輪機低真空運轉參數是保障汽輪機組成功技術改造的重要環節。

②增大汽輪機組的進油量可以使改造為低真空運行供熱的汽輪機組軸承溫度不會升高，從而避免了改造后機組軸承高溫下工作容易損壞的問題，進行軸承溫度變化量的精細檢測，確定好新的軸承溫度標準工作值，確保不發生低真空運行汽輪機組振動加大的問題。

③汽輪機組改造后保留的原有的機組加熱器運行參數會發生一定量的變化，我們要對加熱器運行參數進行詳細的跟蹤監測，如有異常情況要進行一定的調整，要保證汽輪機組低真空運行技術改造后適用標高熱負荷狀態下的安全可靠運轉。

④低真空運行汽輪機組改造時要對調節和保護系統做出適當的調整，可以把電負荷轉速調節系統更換為電氣調壓控制系統，機組改造成可調整抽氣機組后要安設過壓保護系統，當低真空運行汽輪機組運轉出現緊急情況時，可以自動關閉電氣調壓系統，這不僅提高了系統運轉的安全穩定性，而且還降低了改造費用。

3 汽輪機低真空運行循環水供熱系統存在的問題

汽輪機低真空運行降低了熱能的損耗，但同時也使凝汽器長期處在背壓狀態下運轉，對汽輪機的服務年限產生了一定的影響。

①發電廠汽輪機組低真空運行時會使汽輪機轉子的徑向推力加大，有可能出現軸承過負荷情況的發生，我們可以用拆除一定比重的汽輪機末級窩輪的方法，降低汽輪機轉子的徑向推力，從而保證低真空運行汽輪機組的安全穩定運轉。

②汽輪機組低真空運行時靜子在汽缸中的膨脹量會加大，運轉設備的動靜間隙會發生改變，有可能導致汽輪機組振動加劇，造成聯接螺栓變形松動，但一般情況下溫度變化量不太大，動靜間隙的改變不會造成振動的突然加劇。就目前情況看，汽輪機組低真空運行對靜子在汽缸中的膨脹量影響不大。

③汽輪機組低真空運行時機組凝汽器轉變成循環水供熱系統的加熱器，這就加大了供熱循環水系統的承載負荷，我們需要合理設計安設供熱管路系統，加固各類接頭管件和閥門，來確保低真空運行機組的安全平穩運轉。

⑤考慮汽輪機組低真空運行的經濟性，采用越高的背壓效果越好，但背壓太大有可能導致凝汽器管路閥門因膨脹而泄露，所以不能選用過高的背壓，能滿足居民供熱標注要求即可。

4 A火電廠汽輪機低真空運行循環水供熱技術改造

A火電廠是裝機總容量為200 MW的小型發電廠，承負著10萬居民的供暖任務。

將凝汽式汽輪機組改造為低真空運行循環水供熱機組的一般方法是對汽輪機組本身不作什么改動，而是把汽輪機組的凝汽器接入城市供熱循環水系統中，讓居民家中的供暖散熱器成為火電廠的冷卻設施。通過精密的檢測和計算優化設計汽輪機的級數和尺寸結構，確定汽輪機運轉參數和背壓，使汽輪機在安全、經濟、可靠的條件下正常運轉。低真空運行汽輪機組在正常工作時，背壓是可以在一定空間內上下浮動的，安全浮動范圍汽輪機組產家會給出技術規定指標的。熱網供熱循環水系統中的溫度決定了低真空汽輪機組凝汽器的背壓。綜合以上因素我們得出的改造方案是先對A火電廠汽輪機組進行必要的改裝后，實現冬季供暖期為低真空循環水供熱，夏季非供暖期為正常火力發電生產運轉模式，這個方案在安全運轉、經濟效益、節能降耗上會取得不錯的成果。

根據汽輪機組的結構優缺點和低真空運行狀態的需要，對汽輪機凝汽器背壓、排汽動力、整體強度進行精密測算，拆卸掉多余的末級，不改動汽輪機組的轉子設備結構，只對靜子設備進行必要的改動，不改變轉子設備運轉的技術參數，所以改造后汽輪機組的安全穩定性、操作適用性、能源利用高效性都會有一定水平的提高。

①汽輪機低真空循環水供熱改造完成運轉后，凝汽器排汽溫度會發生變化，供熱循環水系統壓力會升高，將會影響汽輪機組的安全平穩運轉，因而我們制定了以下措施來保證改造后的汽輪機組安全穩定運轉。

在凝汽器排汽口安設自動噴水減溫設備，使排汽溫度不出現過熱情況；在低真空循環水運行系統中安設加藥計量泵，定期加入通路酸劑，避免循環水管路系統中沉積污垢影響供暖效果；在熱網循環水供熱系統上安設變頻補水設備，減少發電廠電力損失，保證凝汽器內水壓穩定，降低對熱網循環水系統的沖擊破壞力；在熱網回水主管路上安設安全閥門，但壓力超過臨界值時，安全閥自動排放壓力，防止凝汽器管路出現承受過高壓力而膨脹損壞的情況。

②A發電廠低真空運行循環水供熱技術改造后汽輪機組的運行情況正常運轉中檢測的軸承瓦座溫度為53.6 ℃，小于改造前的55 ℃；檢驗核算的汽輪機組徑向推力為62 kN，小于改造前的69 kN，所以改造后的汽輪機組運轉安全穩定性無甚變化。改造后的汽輪機運轉排汽溫度升高了25 ℃，凝汽器汽缸內靜子膨脹量有所增大，但沒有導致汽輪機通流部件的配合間隙發生變化。低真空供熱改造后，汽輪機排出蒸汽的溫度增高，凝汽器管件有所膨脹，但沒有影響循環水管路系統的密封性，為了保證熱網循環水供暖系統的水溫達到70 ℃以上，把汽輪機主排汽流量由原來的45 t/h加大到55 t/h，這就滿足了居民對供暖的要求。

隨著科學技術水平的不斷發展，汽輪機低真空運行循環水供熱改造技術也取得了長足的發展，在以后能源越加匱乏的情況下，低真空運行循環水供熱的節能環保性有著更加實用的推廣價值。

參考文獻：

[1] 張元豐，司華福.試論暖通技術發展[J].中國新技術新產品，2010，（15）.

[2] 高照華.談暖通技術的發展[J].民營科技，2011，（1）.

[3] 清華大學熱能系，赤峰市煤氣熱力公司，建研院空調所供熱技術聯合考察團.北歐供熱技術之所見[J].區域供熱，2011，（3）.