汽輪機低真空供熱的經濟性分析

潘樹穎

摘 要：分析了CC12汽輪機低真空供熱對汽輪機電功率、凝汽器真空等的影響，并對該汽輪機低真空供熱的效益進行了計算及分析。通過汽輪機的實際運行，表明計算分析結果是正確的。

關鍵詞：汽輪機；凝汽器；低真空供熱

在常規的凝汽式火力發電廠中，汽輪機排汽在凝汽器中被冷卻而凝結成水，同時冷卻水被加熱，其熱量散發在大氣或河流中，從而產生汽輪機的冷源損失。這種冷源損失是造成火電廠循環熱效率低的一個主要原因。

1 汽輪機的發展階段

為了減小汽輪機的冷源損失，在汽輪機的發展過程中經歷了以下幾個階段：

1.1 回熱抽汽

采用回熱抽汽就是利用一部分做過功的蒸汽來加熱汽輪機的凝結水或給水，達到提高鍋爐給水溫度，減少汽輪機排汽量，亦即減少冷源損失的目的。

1.2 用背壓式汽輪機或調整抽汽式汽輪機

采用背壓式汽輪機，可以利用汽輪機排汽對外進行供熱，使汽輪機的冷源損失被熱用戶加以利用，提高整個系統的運行經濟性。同樣道理，采用調整抽汽式汽輪機，將作過一部分功的蒸汽抽出對外進行供熱，從而減少汽輪機排汽冷源損失，提高系統經濟性的目的。

1.3 汽輪機低真空供熱

所謂低真空供熱，就是人為將汽輪機凝汽器的真空降低，提高汽輪機的排汽溫度，利用汽輪機排汽來加熱冷卻水，提高冷卻水的出口溫度，并利用其對外進行供熱的運行方式。

凝汽式汽輪機低真空供熱，對于提高小型電廠的運行經濟性，降低電廠的耗水量，減少環境污染，具有重要的意義。

然而，由于汽輪機低真空供熱屬于大幅度變工況運行工況。為此，本文結合營口第一熱電廠CC12型汽輪機低真空供熱改造，對汽輪機低真空供熱后的熱力過程、汽輪機功率、汽輪機相對內效率、凝汽器真空等的變化情況以及改造的經濟效益進行了計算分析，供同類型的汽輪機低真空供熱時參考。

2 汽輪機低真空供熱的運行方式對比

我廠CC12型汽輪機原設計工況為：冷卻水流量Dw=2000t/h；凝汽器冷卻水入口溫度tw1=20℃；出口溫度tw2=28℃；凝汽器壓力為pc=0.0052MPa。由于該汽輪機只在冬季采暖期進行低真空供熱，其它時間仍要恢復為正常運行方式。因此，汽輪機低真空供熱改造時沒有對汽輪機本體進行改動。

汽輪機低真空供熱后，冷卻水流量Dw=1100t/h；凝汽器入口冷卻水亦即熱用戶出口水溫tw1=45℃；凝汽器出口冷卻水亦即熱用戶入口水溫tw2=65℃，供熱面積20萬平方考慮到冷卻水流量減少使得冷卻水在凝汽器中的流速降低，容易造成凝汽器結垢或堵塞，因此，凝汽器采用半面運行。

3 汽輪機低真空供熱的經濟性計算方法

3.1 汽輪機通流部分的熱力計算

由于汽輪機低真空供熱屬于變工況運行方式，為了得到低真空供熱后汽輪機通流部分各級的熱力參數，采用文獻[1，2]中的計算方法對汽輪機進行了變工況熱力計算，從而得到汽輪機功率、相對內效率、汽輪機的排汽狀態點參數。

4 汽輪機低真空供熱的經濟性分析

通過對汽輪機低真空供熱的經濟性進行計算，計算結果如表1所示，即可以分析出汽輪機低真空供熱的經濟性。汽輪機低真空運行時，由于真空降低，背壓升高使汽輪機的理想焓降減小。在汽輪機進汽量不變的條件下，汽輪機的電功率將減小。我廠CC12型汽輪機低真空供熱后，汽輪機主蒸汽量由原正常運行工況下的90t/h增加到了100t/h。這樣不僅保證了冷卻水的出口溫度，而且相對于原正常運行工況，汽輪機電功率只減少了13368-12671=697kW。

另外，汽輪機低真空供熱后，汽輪機各級前的壓力均升高，使高壓控制級的理想焓降減小，相對內效率降低；中間各級的相對內效率變化不是很明顯；相對內效率變化最大的級發生在汽輪機的最末級和次末級。汽輪機低真空供熱后，次末級的相對內效率由原正常運行方式時的0.7589降低到0.4026，級的內功率也由原運行方式下的647.0kW減小到104.0kW；最末級的相對內效率甚至出現負值，亦即汽輪機低真空供熱后最末級不僅不作功，反而消耗功率。這主要是由于汽輪機低真空供熱后，最末級理想焓降大幅度降低，造成蒸汽流速急劇降低，蒸汽不僅不作功，反而對轉子旋轉產生阻尼作用，從而導致汽輪機的電功率降低。

5 汽輪機低真空供熱的效益分析

汽輪機低真空供熱，盡管使汽輪機本身的運行經濟性降低，但從整個電廠來看，卻具有較大的經濟效益。汽輪機低真空供熱，相對于原正常運行方式，取得的經濟效益計算如下。

6 結論

（1） 通過對我廠CC12型汽輪機低真空供熱的安全經濟性計算，證明該汽輪機低真空供熱是完全可行的，而且可以達到當年投資、當年回收的目的；

（2） 我廠CC12型汽輪機經過了將近4個月的低真空供熱運行，其實際運行情況與本文的熱力計算結果吻合得比較好，證明本文的熱力計算結果是正確的，可以推廣到對同類型汽輪機的低真空供熱的安全經濟性分析；

（3） 汽輪機低真空供熱是改造小機組，減少環境污染，降低電廠耗水量的有效途徑，值得在我國北方地區推廣。

參考文獻

[1]劉忠，汽輪機低真空供熱的安全經濟性計算J].汽輪機技術，1998，40（6）：332-334.

[2]路文，汽輪機技術，1997，41（6）：352-354.