背壓式汽輪機最佳運行及系統改造后的熱效率分析

侯曉捷　曹健

摘 要：在發電機組中，背壓式供熱機組總熱效率最高，經濟性最好。由于蒸汽在背壓式機組中做功發電后，將全部剩余氣體送入熱網供熱，沒有冷源損失。另外，背壓式機組級數少，結構簡單，重量輕，無冷凝設備。所以它具有造價低，基建投資少，建設周期短的特點。背壓機組是以熱負荷來調整發電負荷的發電機組，也背壓2000 kW汽輪發電機組模型圖就是說發電量跟著外界供蒸汽的多少來變化的，氣輪機進多少氣，機組就排多少氣。所以背壓氣輪機的經濟性較好，而抽氣氣輪機可以純發電也可以通過抽氣向外界供熱，它的電熱相互調整性比較好，一般熱電單位都裝有兩臺氣輪機，單位可以根據外界來調整，保證機組經濟運行。通過我廠熱電合供背壓式機組的熱力系統的分析、計算，確定了該機組的最佳經濟運行方式。

關鍵詞：背壓式汽輪機 最佳 運行

中圖分類號：TE974 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（a）-0099-01

由于供熱背壓式機組的發電量決定于熱負荷大小，宜用于熱負荷相對穩定的場合，否則應采用調節抽汽式汽輪機。背壓式汽輪機的排汽壓力高，蒸汽的焓降較小，與排汽壓力很低的凝汽式汽輪機相比，發出同樣的功率，所需蒸汽量為大，因而背壓式汽輪機每單位功率所需的蒸汽量大于凝汽式汽輪機。但是，背壓式汽輪機排汽所含的熱量絕大部分被熱用戶所利用，不存在冷源損失，所以從燃料的熱利用系數來看，背壓式汽輪機裝置的熱效率較凝汽式汽輪機為高。由于背壓式汽輪機可通過較大的蒸汽流量，前幾級可采用尺寸較大的葉片，所以內效率較凝汽式汽輪機的高壓部分為高。

1 背壓式汽輪機原理分析

背壓式汽輪機是將汽輪機的排汽供熱用戶使用的汽輪機。其排汽壓力（背壓）高于大氣壓力。背壓式汽輪機排汽壓力高，通流部分的級數少，結構簡單，同時不需要龐大的凝汽器和冷卻水系統，機組輕小，造價低。當他的排汽用于供熱時，熱能可得到充分利用，但這時汽輪機的功率與供熱所需蒸汽量直接相關，因此不可能同時滿足熱負荷或動力負荷變動的需要，這是背壓式汽輪機用于供熱時的局限性。發電用的背壓式汽輪機通常都與凝汽式汽輪機或抽汽式汽輪機并列運行或并入電網，用其他汽輪機調整和平衡電負荷。對于驅動泵和通風機等機械的背壓式汽輪機，則用其他汽源調整和平衡熱負荷。發電用的背壓式汽輪機裝有調壓器，根據背壓變化控制進汽量，使進汽量適應生產流程中熱負荷的需要，并使排汽壓力控制在規定的范圍內（見表1），對于蒸汽參數低的電站汽輪機，有時可在老機組之前迭置一臺高參數背壓式汽輪機（即前置式汽輪機），以提高電站熱效率，增大功率，但這時需要換用新鍋爐和水泵等設備。

由表1可知，這種機組的主要特點是設計工況下的經濟性好，節能效果明顯。另外，它的結構簡單，投資省，運行可靠。主要缺點是發電量取決于供熱量，不能獨立調節來同時滿足熱用戶和電用戶的需要。因此，背壓式汽輪機多用于熱負荷全年穩定的企業自備電廠或有穩定的基本熱負荷的區域性熱電廠。

2 背壓機組節能運行后熱經濟性

2.1 保持機組在經濟熱負荷下運行

由于背壓機組的發電是按照負荷運行，以熱定電，其電功率取決于熱負荷的大小。因此，隨著熱負荷的降低，電負荷隨之減少。同時，因流經汽輪機通流部分的蒸汽量減少，不但機組內部口損增加、內效率下降，而且機組的機械損失、發電機損失、以及汽封漏氣損失和全廠汽水損失的比損加大，于是發電汽耗增大，發電煤耗上升。如果熱負荷太低，有可能滿足不了節約燃料條件，甚至多耗能。由以上分析可知，背壓機只有維持在連續穩定的經濟負荷或額定負荷下運行，其顯著節能效益才能體現出來。這樣，用供熱機組帶基本負荷，用減溫減壓器承擔只占全年熱負荷8%左右的尖峰負荷，使之提高熱電廠的經濟性。

2.2 合理調節回熱用汽汽源

給水回熱，可視為內部熱化。對于背壓機組，具有完善的回熱給水加熱系統，在一定量的外部供熱情況下，可增加機組進汽量，提高熱化發電比；同時可以增加機組調節熱負荷的手段，如熱負荷較低時，投入回熱系統，可以減少機爐偏離額定工況值，改善熱負荷特性，諸如此類，均提高了熱電廠熱經濟性。

3 影響背壓機組熱效率運行分析

（1）在機組大修中，針對可能影響汽缸，轉子熱脹冷縮的外在作用力進行分析、改進。在汽缸下部抽汽管道增設波紋型補償器，消除汽缸與抽汽管道的應力，從而改善汽缸熱脹冷縮情況，并對滑銷系統進行全面的清洗、測量、調整。

（2）凝結水品質不佳，不但影響鍋爐的安全經濟運行，也影響到汽輪機組的安全運行。在此情況下，鍋爐產生的蒸汽品質不佳造成通流部分結垢、腐蝕等不良情況。因此，我們大力加強凝結水硬度、導電度、含氧量、PH值等指標的監督，同時對軟化水處理增加二級除鹽裝置。

（3）對調節系統各執行機構、油動機、錯油門、調壓器、油系統等部件進行全部解體檢查、清洗，同時加強油系統管理。

此外，提高汽輪機熱效率的措施還有，采用回熱循環、采用再熱循環、采用供熱式汽輪機等。提高汽輪機的熱效率，對節約能源有著重大的意義。

4 結語

背壓式汽輪機的排汽全部用于供熱，雖然發電少了，但是機組總的能量利用效率可以達到70%～85%，所以背壓式是能量利用最好的機組。凝汽式汽輪機系統目前能量利用率最多只有45%。背壓式汽輪機一般只適合50 MW以下機組，主要原因是受排汽熱力管網制約，因為熱力管網的輸送距離蒸汽一般在4 km，熱水一般10 km，因此無法采用大機組。對于季節性采暖機一般采用抽汽凝汽式，目前的國家產業政策是300 MW以下不上全凝汽式汽輪機，上純凝汽式汽機一般都是600MW以上機組。總之，影響機組運行經濟性的因素很多，就以上幾個問題進行了一些簡單分析。影響機組運行經濟性的各因素相互影響、相互作用。機組熱經濟性不僅與汽機專業運行、檢修人員有關，還與整個機組其他專業人員、機組運行方式都有密切聯系，只要大家努力合作，精心維修，才能最大程度的提高機組熱經濟性。

參考文獻

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