300MW等級汽輪機低真空供熱改造研究

李伍亮

（哈爾濱汽輪機廠有限責任公司 研究院，哈爾濱 150046）

0 引言

低真空供熱是將汽輪機排汽壓力提高，即降低凝汽器的真空度，提高冷卻水溫度，將凝汽器作為供熱系統的熱網加熱器，而冷卻水直接作為熱網的循環水，這樣可以充分利用汽輪機排汽的汽化潛熱加熱冷卻水，熱量得到全部利用，冷源損失相當于零，從而提高機組的循環熱效率。

目前，在國家節能減排政策的推動下，各發電企業在具備供熱條件的地區將原設計為純凝機組進行供熱改造實現熱電聯產或將原供熱機組的供熱能力進一步提高，已成為一個趨勢。300MW等級汽輪機作為供熱的主力機型，相比于200 MW以下汽輪機，其排汽量較大，可利用的熱量更多，因此有必要對300 MW等級汽輪機進行低真空供熱改造，解決目前存在的供熱能力不足，無備用熱源等問題。同時，通過改造可實現節能降耗，提高企業的經濟效益。

1 系統配置

為了盡可能滿足一、二級熱網的換熱要求，低真空供熱的加熱系統一般采用兩級串聯式，熱網循環水先經過凝汽器進行第一次加熱，吸收低壓缸的排汽熱量，之后再經過供熱首站加熱器完成第二次加熱，生成的高溫熱水送至熱水管網通過二級換熱站與二級熱網循環水進行換熱，高溫熱水通過熱交換后，冷卻水再回到凝汽器，形成一套完整的循環水系統，供熱首站的汽源多為本機中排抽汽或其他抽凝機組的抽汽。

在采暖期，低真空供熱工況運行時，冷卻塔及循環水泵退出運行，將凝汽器的循環水系統切換至由熱網循環泵建立起來的熱水管網循環水回路，形成新的“熱-水”交換系統。循環水回路切換完成后，凝汽器背壓由5～6kPa左右升至40～45kPa，低壓缸排汽溫度由33～36℃升至76～79℃（背壓對應的飽和溫度）。經過凝汽器的第一次加熱，熱網循環水出水溫度提升至73～76℃（取凝汽器端差3℃），然后經熱網循環泵升壓后送入首站熱網加熱器，將熱網供水溫度進一步提高后供向一次熱網。系統簡圖如圖1所示。

采暖期過后，機組在純凝工況運行時，熱網循環泵及熱網加熱器退出運行，恢復原循環水泵及冷卻塔運行，凝汽器背壓恢復至5～6 kPa。

圖1 低真空供熱系統配置

從目前國內采用低真空供熱技術的系統參數來看，由于汽輪機長期穩定運行受排汽溫度不高于80℃的限制，考慮凝汽器端差等因素，低真空供熱的循環水出水溫度一般不高于76℃，供水溫度范圍一般為60～76℃，回水溫度范圍一般為50～70℃，對應運行背壓為25～45 kPa。

需要說明的是，對于低真空供熱而言，應盡可能降低循環水回水溫度，以最大程度地利用低壓缸排汽熱量，否則不僅低壓缸排熱量不能得到高效率的利用，還會造成低壓缸排汽溫度超溫，對汽輪機的安全可靠運行帶來較大的影響。

2 汽輪機改造關鍵點及運行方式

300 MW等級汽輪機低真空改造有如下關鍵點：1)汽輪機低壓部分改造；2）軸系核算；3）凝汽器及輔助系統校核；4）給水泵驅動形式的選擇；5）原機組的循環水系統和熱網循環水系統的切換；6）全廠運行優化調整。

冬季低真空運行時，機組要采取以熱定電的運行方式。熱負荷變工況時有兩種調整方式：1）在采暖初期，熱負荷需求量小時，回水溫度降低（低于60℃），可以采用降低背壓運行的方式，減少排汽量,降低供熱量；2）當回水溫度達到60℃，供熱量需求仍舊沒有達到最大需求時，可以調整抽汽量，調整供水溫度。

3 性能收益

從汽輪機熱效率方面看，300 MW等級機組純凝運行時熱效率約為46%，最大供熱運行時（抽汽量550 t/h）熱效率約為69.0%，而改成低真空供熱后，熱效率可達85%以上。若純粹以發電成本計算，300MW等級汽輪機低真空供熱改造后，供電煤耗全年節約標煤約3萬t（與利用小時數等因素有關）。

4 結論

對300 MW等級汽輪機實施低真空供熱改造后，可有效降低機組的供電煤耗，煤耗降低也有利于電廠在“節能調度”政策下增加機組的發電量，從而提高企業的經濟效益。同時，供熱能力的提高將使城市熱電聯產集中供熱的面積增加，改善城區的環境質量，將產生良好的社會效益。

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