100MW凝汽式汽輪機低真空供熱改造

任曉偉

摘 要：隨著近些年來我國裝備制造業以及電力企業的發展以及運營，我國裝備制造業與電力企業之間的合作以及聯動生產變得更加的密切。在聯動過程中，通過運用先進的科學技術手段對老式機組進行一定的改造以及升級，全面提升老式機組的生產活力，進一步降低凝汽式汽輪機機組臺數，改造成為熱電聯產機組。通過技術手段將小型發電機廠改頭換面，全面升級。

關鍵詞：凝汽式汽輪機;汽輪機;低真空供熱;節能技術

前 言

天津石化自備電廠二電站兩臺100MW雙抽凝汽式汽輪機組，隨著周邊社會冬季供暖需求不斷增多，行業領域內要求的不斷提高，通過利用科學技術手段將凝汽式汽輪機進行升級與改造，全面滿足我國小型發電廠的能耗標準要求，降低對于能源不必要的損耗的同時，減輕工業生產對于環境的影響，減輕環境的壓力。同時，凝汽式汽輪機運行的經濟性以及實用性得到極大的提升與改進，對于凝汽式汽輪機的低真空供熱改造應運而生。

1.凝汽式汽輪機低真空供熱改造的意義

隨著我國近些年來的發展，世界工業生產水平的進步與提升，以及世界市場對于工業生產需求的不斷提升，世界范圍內的工業發展，無論輕重工業，還是電力水能，各行各業，各個領域的生產與發展的能力受到社會經濟市場的廣泛關注。同樣的，經濟市場對于相關的生產質量以及生產效率也有著更高的要求與期待。但我國社會經濟的發展仍面臨著較為嚴峻的問題以及挑戰。我國作為一個工業較發達的國家，對于工業原料的需求，以及工業生產的高要求，有著極為嚴苛的標準，同樣，由于我國較為廣闊的社會經濟市場，我國的企業生產經營面臨著極大的挑戰。在多重背景的催促以及壓迫之下，由于能源短缺以及環境污染，所帶來的一系列負面影響，最終影響到我國經濟發展的可持續性以及資源儲備的可持續性。一時間我國處于世界范圍內國際輿論的風口浪尖，面臨著多重的壓力。我國開始著手“節能減排”的環境保護大業。同樣的世界其他國家，對于工業生產的綠色環保，節能減排也有著更為全面，更為深入的認識。節能減排工作的進行以及實施，逐漸走進工業生產的相關企業的視野，逐漸受到重視。在哥本哈根減排會議上，節能減排更是作為眾多工作中的重中之重，世界各國責無旁貸，積極地加入到節能減排的生產與工作之中。我國作為世界重要的組成部分，應當承擔起大國責任，展現出大國擔當。應當從每一個細節著手，進行工業生產的節能減排。根據相關部門的通報，我國的工業生產尤其在熱電聯產企業的生產過程中，最為普遍的一大現象就是，在凝汽式汽輪機在工作以及運行的過程中，排汽凝結成水需要產生大量熱量，而此部分熱量需要配套的冷卻水塔系統運行進行降溫冷卻，這一過程需要消耗大量循環水資源和推動循環水運行的循環泵耗電，還導致汽輪機在生產運行的過程中所產生的大量的熱量被不斷的浪費，最終導致熱電廠的熱耗較高。高效利用起汽輪機在生產過程中的熱量副產品，全面提升熱電廠的生產熱效率，能夠有效提高熱電廠生產的效率，同時節約大量的熱能，減少不必要的資源浪費[1]。

2.凝汽式汽輪機低真空供熱改造的合理性分析

為減少熱電廠在生產與經營過程中出現大量不必要的浪費，熱電廠以及小型火電廠將凝汽式汽輪機機組通過一定的科學技術手段，將凝汽式汽輪機機組改造升級為低真空供熱模式的循環水凝汽輪機機組，提高在電廠生產運行的過程中，對于資源的利用率，與此同時提升電廠在經營運行過程中的經營效率，有效降低生產成本，確保生產現場相關從業人員的人身安全。凝汽式汽輪機機組進行低真空供熱改造工作，技術手段較為簡便，方法并不復雜，同時，改造時間較短，能夠降低由于時間成本的浪費對于凝汽式汽輪機機組運行所取得的收益，同時進行低真空供熱改造的資金成本較低，具有較高的實施性。凝汽式汽輪機機組的運行與使用對于發電廠的生產經營而言具有極為重要的影響作用。同樣，低真空供熱對于凝汽式汽輪機機組的運行工作更是一種特殊的運轉形式，對于發電廠的汽輪機機組的運行以及工作而言，有著一定的影響作用。在發電廠汽輪機機組的運行過程中，應當適量減少汽輪機機組內部的冷卻水的循環質量，以降低凝汽器內部的真空度，在調驗的過程中，如若出現意外情況，則應當進行及時的調整，確保汽輪機機組的正常運行以及安全運轉。另外，對于汽輪機機組內部結構也應當進行一定的科學技術改造，從而確保汽輪機機組整體的安全以及運轉的穩定。同時，對于汽輪機機組的改造與升級，可以將汽輪機機組在使用以及運行的過程中所產生的冷卻循環水，通過管道的連接以及與供暖公司的合作，接入城市供熱系統管道網絡之中，為城市居民提供冬季的供暖。同時，根據凝汽式汽輪機機組自身的特點，以及實際的應用情況，及時調整凝汽式汽輪機機組的運行以及生產狀態，調整低真空運行狀態，對凝汽式汽輪機機組內部結構進行及時的調整與修改，通過科學精確的計算，對凝汽式汽輪機機組內部進行一定的改造，確保汽輪機機組在運行過程中與使用過程中的安全性與穩定性，確保汽輪機機組在使用過程中操作的簡單性以及實用性，全面提升汽輪機機組對于能源的高效利用性[2]。

3.凝汽式汽輪機低真空供熱改造過程中存在的問題

進行凝汽式汽輪機機組低真空供熱改造工程，還能夠有效提高機組運行過程中的安全性與穩定性，全面提升在電廠生產經營過程中的安全性。但由于對于凝汽式汽輪機機組的低真空供熱的改造工作起步較晚，經驗較為薄弱，在改造工作的過程中，面臨著諸多的障礙以及問題。（1）低真空運行導致熱膨脹。凝汽式汽輪機機組進行低真空供熱改造，將會從一定程度上引起凝汽式汽輪機機組的熱膨脹。這是由于凝汽式汽輪機機組在進行真空供熱改造后，由于排汽溫度的升高，導致凝汽式汽輪機機組內部的汽缸受熱呈現出不同程度的膨脹，從而導致凝汽式汽輪機機組質量中心的偏移，影響凝汽式汽輪機機組運行與使用的質量以及效果。另外，由于凝汽式汽輪機機組中心發生偏移，在機組的工作以及運行過程中，將會產生不同程度的震動，對于凝汽式汽輪機機組的工作產生影響[3]。（2）軸向推力影響機組工作。對凝汽式汽輪機機組進行低真空供熱改造后，將會導致凝汽式汽輪機機組低真空運行過程中后軸向推力的加強。由于軸向推力在產生以及運動的過程中力的變化及力的產生，將會直接影響到凝汽式汽輪機機組的運行以及使用。現階段根據已有的具體情況分析，需要對此情況采取一定的減少降低作用措施，或通過平衡力的作用維護凝汽式汽輪機機組內部工作于運行的穩定。確保軸向推力的改變幅度，在凝汽式汽輪機機組在運行過程中所能夠承受的范圍之內確保凝汽式汽輪機機組能夠安全高效地運行，能夠保證凝汽式汽輪機機組運行的效率及質量。

4.凝汽式汽輪機低真空供熱改造過程中的應對措施

4.1 科學選取改造技術

對凝汽式汽輪機進行低真空供熱改造，為全面提升汽輪機機組運行的工作效率以及工作質量，最為重要的一點就是結合電廠實際的生產經營情況，全面調查凝汽式汽輪機機組的運行以及工作質量，進行科學合理的規劃以及設計，科學地選取合適的凝汽式汽輪機機組低真空供熱改造技術。為確保能夠同時滿足一級熱網以及二級熱網的要求以及標準，通過采用串聯式加熱系統，先是對進入汽輪機凝汽器的熱網循環水進行加熱，從而吸收凝汽式汽輪機機組內部低壓缸排汽所產生的熱量，而后通過利用蒸汽加熱器進行第二次補充加熱或作為備用。在此過程中形成的高溫熱水，應當根據水管網絡送往熱水管網絡，通過熱用戶暖氣片散熱提供供暖熱量后，再一次返回路徑，從而形成一個封閉的循環式的冷卻水循環系統。同時，在冷卻水循環系統的運行以及使用過程中，應當加強運行過程中的管理與控制工作，全面提升凝汽式汽輪機機組的運行效率以及工作質量。

4.2 保證循環供熱參數

凝汽式汽輪機機組在進行純凝工況運行工作的過程中，還應當提前進行循環水供熱參數的設定以及計算。通過科學高效的計算方法以及合理的計算形式，計算出符合電廠實際生產以及運行情況的循環水供熱參數。通過設定科學合理的循環水供熱參數，全面提升凝汽式汽輪機機組的工作質量以及工作效率。現階段天津石化熱電部一電站的兩臺低真空供暖改造的凝汽式汽輪機冬季供暖運行時的使用參數能夠有效反映出，凝汽式汽輪機長期的運行以及穩定的使用狀態過程中，其所適宜的排汽溫度數據。通過對數據進行綜合的合理有效的考慮，能夠看出低真空供熱改造后的凝汽式汽輪機機組的排汽溫度應當合理控制在84℃以內，機組真空不低于-60 kPa，通過綜合考慮凝汽式汽輪機機組組端溫度的差異，低真空供熱改造后的汽輪機機組的循環水出管溫度通常不應高于65℃。因此，在凝汽式汽輪機機組運行生產的過程中，應當盡可能的控制與降低循環水的回水溫度，最大程度的使用與利用循環水降低汽輪機機組的內部溫度，最大化地利用低壓缸排汽的熱量。避免造成低壓缸排汽溫度超過標準溫度范圍，機組真空超過最高限定范圍，從而導致凝汽式汽輪機機組運行與生產過程中出現意外故障[4]。

4.3遵循改造設計原則

對于凝汽式汽輪機機組進行低真空供熱改造與升級工作，應當嚴格遵循一定的生產與改造的要求，確保改造與升級工作進行過程中的安全性與穩定性。通過對實際改造情況進行分型以及合理的規劃，選擇合理的改造手段。同時，在改造過程中還應當遵循一定的改造設計原則。通過高效參考凝汽式汽輪機機組運行與使用過程中的歷史數據的參數，根據實際情況對熱循環回水系統進行設計以及區間的科學選取。同時根據已有的熱水水管網絡的水量容量進行綜合的考慮與判斷，科學計算出熱網循環水系統內部的水量。為著能夠確保凝汽式汽輪機機組排汽溫度處于安全穩定且合理的區間范圍之內，對于凝汽式汽輪機機組的供熱運行背壓應當進行有效的調整。通過種種科學合理的數據參考以及科學的計算，確定出凝汽式汽輪機機組在進行低真空供熱改造與升級工作過程中的數據的設定以及標準，確保凝汽式汽輪機機組在運行的過程中質量有所保證。

4.4實現低壓模塊設計

由于進行凝汽式汽輪機機組的低真空供熱的改造工作的過程中，需要調整凝汽式汽輪機機組的背壓，通過將背壓進行升高，以確保各個部位之間的配合以及合作的效果。升高背壓將需要對凝汽式汽輪機機組內部的低壓缸的末級以及次末級進行拆除。以此滿足不同季節對于背壓的不同的要求。根據調整背壓，拆除末級，有效擴展凝汽式汽輪機的低壓通流面積，有效提升凝汽式汽輪機機組內部的汽壓進出。

4.5高效確定機組背壓

汽輪機內部真空度的調整，將會直接影響到汽輪機內部的供水溫度以及熱量的大小，直接影響到汽輪機機組運行以及生產過程中的各項指標數據的變動。降低凝汽式汽輪機機組的出力，從而提高凝汽式汽輪機機組排汽的溫度，對于排汽溫度以及凝汽式汽輪機機組進行低真空供熱改造技術后的供水溫度以及供熱量的大小都具有一定的影響作用，直接影響到凝汽式汽輪機機組在運行過程中內部熱膨脹的數據以及震動幅度數值的變動以及更變。為確保凝汽式汽輪機機組能夠安全穩定的運行，科學合理的設定被壓制有著極為重要的作用以及意義。

4.6 合理確定機組電荷

當凝汽式汽輪機機組進行低真空供熱改造的工作過程中，為著能夠確保主蒸汽的參數以及凝汽式汽輪機機組的進汽量能夠滿足額定值的范圍時，由于凝汽式汽輪機機組排汽壓力面臨著較大的改動，凝汽式汽輪機機組對于發電的參與度將有所下降。進行凝汽式汽輪機機組低真空供熱改造雖然并不會直接造成凝汽式汽輪機機組內部冷源的損失，但仍將會引起凝汽式汽輪機機組運行功率的下降。對于凝汽式汽輪機機組的運行數據將有一定的影響。根據改造后的凝汽式汽輪機機組的運行數據能夠有效運算出凝汽式汽輪機機組內部數值的變化。因此，根據各項指標與數據進行機組電荷的確定以及計算，對于確保凝汽式汽輪機機組的安全穩定的運行與工作具有極為重要的影響作用。

4.7有效管理凝汽設施

凝汽式汽輪機機組進行低真空供熱改造技術工程的改造與升級后，機組的排汽溫度將會產生極為明顯的大幅升高。凝汽式汽輪機機組內部的銅管口的嚴密性是否會受到影響并不確定。這一問題充滿不確定性，很難運用科學理論進行有效的分析以及合理的推測。通過反復的實踐與試驗的驗證結果，都能夠充分表現出凝汽式汽輪機機組進行低真空供熱改造技術升級后，銅管脹口的嚴密性能夠得到良好的保持與穩定。但隨著長期的使用與消耗，由于水體內部的電解質以及雜質的影響以及分解，將會對銅管以及其他部件進行腐蝕。因此，對凝汽式汽輪機機組內部的設施以及部件的更替以及日常的維修，對于全面提升凝汽式汽輪機機組的工作效率，確保凝汽式汽輪機機組的正常使用有著極為重要的影響作用[5]。

4.8 確保軸封系統和油循環正常良好運行

低真空供熱技術改造后的凝汽式汽輪機機組，使用與運行的過程中排汽溫度將有所升高，將會直接影響到凝汽式汽輪機機組軸承的承熱壓力的增強，導致內部油脂的變質。在這種情況下能夠通過利用良好的運行調整，如調整排煙風機開度和軸加風機入口擋板開度等，還有定期對各軸瓦呼吸閥進行清理確保暢通等措施，確保凝汽式汽輪機機組油系統油循環正常，降低負面影響所帶來的不良后果。由于冬季循環水即采暖水的水溫受到天氣氣候和沿途管線保溫的影響，循環水水溫較低，通過運行調整以及軸封系統自動控制確保軸封壓力在正常范圍內，對于凝汽式汽輪機機組的運行有著極為重要的影響作用。

總 結

對于凝汽式汽輪機的低真空供熱改造技術的深入研究以及全面提高，有助于加強我國相關領域以及企業的發展，加強在社會上的影響力及行業領域內的競爭力。對于發電企業的發展以及政府對于未來發展的規劃有極為重要的影響作用。高效解決節能高效企業發展與完善的期待與要求。凝汽式汽輪機的改造，滿足生產過程中的實際需求，全面提高生產效率。

參考文獻

[1] 王春艷;李軍.100MW凝汽式汽輪機低真空供熱改造[J].吉林電力，2017，v.45;No.249，55-58.

[2] 萬燕;孫詩夢;戈志華;何堅忍.大型熱電聯產機組高背壓供熱改造全工況熱經濟分析[J].電力建設，2016，v.37;No.427，135-141.

[3] 考芳.小型凝汽式汽輪機低真空運行循環水供熱改造[J].山東電力技術，2010，No.174，49-51.

[4] 孫可貴.國產中壓31-6型凝汽式汽輪機供熱改造為低真空抽汽供熱式機組[J].電工技術，1982，10-13.

[5] 吳雪忠;胡澤豐.熱電聯供高壓100MW等級系列抽汽汽輪機設計和開發[J].熱力透平，2005，44-47+50.