汽轮机排汽余热的回收利用

徐金源,张新隆,艾保国

(哈尔滨热电有限责任公司,黑龙江 哈尔滨 150046)

汽轮机排汽余热的回收利用

徐金源,张新隆,艾保国

(哈尔滨热电有限责任公司,黑龙江 哈尔滨 150046)

减少汽轮机排汽损失和回收汽轮机的排汽余热是提高火力发电厂热效率的有效方法。在北方地区冬季供暖期,如以汽轮机凝汽器循环水为热源进行供热,既能保障汽轮机的正常运行,回收汽轮机的排汽热量,又解决了供暖问题,经济效益和社会效益是可观的。

汽轮机;低真空;回收余热;供热

汽轮机在正常运行时,汽轮机循环效率约为40%,大量的热量是排汽损失被循环水带走。汽轮机在低真空运行时,汽轮机循环效率约为 30%,有更多的热能被热网循环水带走,机组低真空运行比正常运行效率低,但低真空运行在冷却排汽的同时又加热了热网循环水,可以直接供热或作为热网循环水的初次加热,使汽轮机余热损失降低,因而,对热电厂热力循环供热来说是相对经济的。哈尔滨热电有限责任公司位于在哈尔滨市区内,供热工作有着诸多方便条件,可以在冬季供暖期将汽轮机的排汽余热予以回收,避免造成热资源浪费。

1 减少汽轮机的排汽损失的途径

在火力发电厂中,汽轮机排汽在凝汽器被循环水冷却而凝结成水,同时循环水被加热,其热量散发在大气与江河湖泊中,从而产生汽轮机的最大损失—冷源损失。冷源损失是造成火力发电厂效率低的一个主要原因。

为减少汽轮机的冷源损失,在汽轮机的设计、制造方面采用如下方法。

1.1 采用回热抽汽

采用回热抽汽就是利用一部分未做完功的蒸汽来加热汽轮机的凝结水或给水,及进行加热除氧,以减少汽轮机排汽量,达到减少汽轮机冷源损失的目的,从而提高了电厂的循环热效率。

1.2 采用可调整抽汽式汽轮机

采用两级可调整抽汽式汽轮机,将作过一部分功的中间段蒸汽抽出作为热用户的生产抽汽,或作为自用蒸汽;并将未作完功的低压段蒸汽抽出作为采暖抽汽,从而减少了汽轮机的排汽损失,以提高火力发电厂的经济性。

1.3 采用背压式汽轮机

采用背压式汽轮机,可以利用汽轮机的排汽对外热用户热网回水进行加热,或将排汽直接供给热用户,使汽轮机排汽的凝结放热被热用户加以利用,以提高整个电厂的运行经济性。但此时汽轮机的效率更加降低,也不利于供热温度的调整,排汽不能远距离输送等。

以上所述,只可减少和小部分地回收汽轮机排汽余热。若大部分回收汽轮机排汽余热,低真空运行是较为适宜的方法。

2 汽轮机低真空运行的优越性

所谓低真空运行,就是冬季利用热力网的供热回水,作为机组排汽的冷却水源,来冷却汽轮机的排汽而凝结成水,另外,热网回水被加热作为热网供水或做热网初级加热;因热力网的供热回水的温度比正常的循环水温度要高,所以相应的真空就要低,在冬季利用热网回水作为循环水的运行方式称为低真空运行。

2.1 低真空供热的环保性

2.1.1 采取集中供热,热力设备容量大,可以减少那些效率低、运行条件差的厂用和采暖锅炉,既节约了投资费用,又减少锅炉维修工作。

2.1.2 低真空供热可以大大改善城市燃料分散运输和减少灰渣清除等工作。

2.1.3 低真空供热减少了 S O2的排放,改善了城市的卫生条件,有利于提高生活品质。

2.2 减少凝汽器铜管的结垢

虽然凝汽器的排汽温度升高,容易引起铜管的结垢,但热网循环水采用的是化学处理过的软化水,硬度大大降低,相对于以前汽轮机的循环水状态来讲,水的品质有很大提高,从而使结垢减少。另外,定期采用胶球泵对凝汽器进行冲洗,供热循环水补水采用软化水,在化学车间装有水处理装置与储水箱,专门用于热网循环水补水,补水泵采用变频控制,以便控制热网回水压力恒定。

2.3 节约厂用电

低真空运行时,热网循环水流经机组凝汽器是通过热网循环水泵进行的,本机的循环水泵可以停止运行,节约了厂用电。因机组低真空运行,热量被热力户利用,循环水不必再送到冷却水塔,就减少了水的消耗,本机的循环水泵可以作为其他机组的备用泵,增加了其它机组的运行稳定性。

3 哈尔滨热电厂低真空供热的应用

哈热电厂 1、2号机(51-25-1型)已改造成低真空运行的机组,在冬季改为低真空运行,其排汽热量全部用于采暖;供暖期过后,又将机组由低真空切换成凝汽式运行,对机组的循环水系统进行改造,便于切换时操作。在供暖期的运行规程加以修正,低真空运行时,1、2号机组负荷 21～23 MW,蒸汽流量在 120 t/h左右,排汽压力 50～60 k P a,排汽温度 80～85℃。冬季热网水流量在 3500 t/h左右,机组的胀差、串轴振动、推力瓦温度均在规程规定的范围内,热网回水温度在 60℃以下,凝汽出口温度在 70℃,可以直接供给热用户取暖之用。如果在冬季最冷的季节里,再经过热网加热器加热到所需温度再供给热用户,但回水不超过 60℃。实践证明,哈热电厂 1、2号机组在冬季低真空运行供暖是安全经济可靠的,同时机组在冬季、夏季可以发电运行。

如哈热电厂 1、2号机,在低真空运行时,可节约标准煤 6～7 t/h。按节约 6.5 t煤计算,每天可节约标准煤 6.5×24=156 t。冬季供暖期按 180天计算,1年可以节约标准煤 156×180=28 080 t。标准煤按 520元/t计算,1年就可以为热电厂节约 28 080×520≈1 460万元,2台机 ×1 460万 =2 920万元。通过计算,2台 51-25-1型汽轮机在低真空供热时,1个供暖期可以节约燃煤费 2 920万元。

4 推广汽轮机低真空供热的探讨

汽轮机低真空供热(用热网回水冷却汽轮机排汽)应在热电企业中推广与应用。这一绿色的供暖方式,将有效地控制 S O2的减排和水资源的最大化利用。汽轮机低真空供热是既环保又适应城市发展的一种方法,是热电联产节约能源,改善环境,深化热电企业的有效措施。

我国汽轮机低真空供热的改造机组是在中小型汽轮机中进行的,探讨汽轮机低真空运行是否可在大型汽轮机中尝试。

因当今世界能源越来越紧缺,在我国尤为突出。如何提高能源的利用率,为国家现代化建设提供可靠的能源保证,根据国家“上大压小”的政策,我国的中小型汽轮机要逐步关停淘汰,也就是利用低真空运行来回收汽轮机余热的方法在逐渐消失。如何想办法回收大型汽轮机的排汽余热是应深入探讨研究。

设想对 300 MW机组,同时将其改造成冬季可以低真空运行供暖,夏季又可以切换为凝汽式运行。300 MW机组凝汽器通水量3万 t/h,而哈热电厂现有 3个热网的供水流量是 1.3万 t/h以上。哈热电厂的热力网已与哈尔滨发电厂的热力网并网运行,应该借助商业方面的经验,及早做好准备,如果哈尔滨发电厂搬迁,化工热电厂报停,哈热电厂的供热面积就要翻番,热网供水量要达到 2.5～3万t/h以上。另外,哈市的住房在不断地建设,供热面积将逐渐扩大。如果 300 MW机组有 1台机组是低真空运行,它的余热全部回收,其经济效益相当可观。

因 300 MW机组庞大,改为低真空运行的时候,在降低真空、排汽温度升高时,会遇到许多的问题。如何改造 300 MW机组的低真空运行,有两种方法:一是,改造汽轮机的本体使之既能高真空正常运行,又可低真空供热运行,费用比较高;二是,探讨采取低温供热的方法,也就是尽量降低热网供水温度,并满足供热要求,将热网回水降至 50℃以下,或者更低一些,使热网的回水温度和循环水温度更加接近,只对循环水系统进行改动,这样对保障机组的安全运行更有利。

Recycle and apply exhausted waste heat generated by turbine

XUJinyuan, ZHANGXinlong, AIBaoguo
(Harbin The rmal Power Co., Ltd., Harbin 150046, China)

The effective way to reduce and recycle exhausted waste heat is to enhancethermal efficiency of power plant.This paper in troduces severalmethods to reduce exhausted waste heat, especially running in low vacuum,and their effects and sugges tsrunning high-capacity unit in low vacuum.

turbine;lowvacuum;recycle waste heat;heat supply

T K 11+5

B

1002-1663(2010)03-0237-02

2010-01-18

徐金源(1957-),男,1979年毕业于哈尔滨电力学校动力工程专业,工程师。

(责任编辑 李世杰)