银川热电公司汽轮机低真空循环水供热改造及节能分析

别文军

（宁夏电投银川热电有限公司，银川 750002）

银川热电公司汽轮机低真空循环水供热改造及节能分析

别文军

（宁夏电投银川热电有限公司，银川 750002）

根据汽轮机低真空循环水供热原理，对银川热电公司#1、2号汽轮发电机进行低真空循环水供暖改造，使该机组在冬季实现低真空循环水供暖功能，充分利用机组的冷源损失，实现能源的梯级利用，提高中小型热电企业的能源综合利用效率。

汽轮机；凝汽器；低真空供热；改造

在常规的凝汽式火力发电厂中，蒸汽在汽轮机中做功后排入凝汽器，在循环水的冷却作用下凝结成水，而蒸汽凝结产生的汽化潜热被循环水带到冷却塔散发到大气中，这部分被排到大气中的热量就是汽轮机的冷源损失。中小型纯凝汽式或抽凝式机组的冷源损失接近60%，这是造成火电厂热效率低的一个主要原因。如果将这部分冷源损失加以利用，可大大提高火电厂的循环热效率，又可以利用现有设备，增加电厂对外供热能力，进而提高企业经济效益。

1 汽轮机低真空循环水供热改造的原理

根据郎肯循环原理，凝汽式汽轮机发电过程中，蒸汽的热能不可能全部转变为汽轮机转子的机械能，冷源损失是不可避免的。如果人为地提高凝汽器循环水温度，降低汽轮机的真空度，即提高汽轮机的排汽压力，从而提高排汽温度，在凝汽器端差不变的情况下，将使循环水供回水温度维持在较高温度下运行，若能将这些高温循环水供给用户，就可以使这部分热能得到充分利用，减少汽机凝汽器中的冷源损失，节约大量的能源，同时给企业带来一定的经济效益。循环水供热原理见图1，循环水在凝汽器中凝结放出热量后，经热网循环水泵升压，送至热用户散热器放出热量后，重新回到电厂凝汽器吸收机组排汽的热量，周而复始进行循环。

图1 循环水供热原理图

2 银川热电厂汽轮机低真空改造方案

2.1 汽轮机技术参数

本供热工程热源为银川热电有限责任公司＃1、2汽轮机凝汽器，该机为青岛捷能动力集团生产，2000年投运，主要技术参数见表1；汽轮机所配凝汽器技术参数见表2。

表1 12000kW汽机主要技术参数表

表2 汽轮机所配凝汽器技术参数表

银川热电公司2×12×103kW汽轮机低真空循环水供热运行状态下，汽机排汽参数为0.029MPa、68℃，选取10℃的换热端差，确定供热循环水供水温度为58℃，回水温度为48℃，供回水温差为10℃。采暖循环水量为2 000t/h。尽管供水温度不高，但采用低温度大流量的方法，可满足冬季采暖的需求。

考虑到未来城区集中供热量增加和应付恶劣天气状况的需求，热网循环水可在尖峰加热器内进一步提温加热，使供热循环水的供水温度能够提高到60℃。

2.2 改造方案

循环水供热系统的供水管接到凝汽器的出口管道上，回水管接到凝汽器的进口管道上，两套系统并列运行（见图1），采暖期和非采暖期通过阀门切换实现系统运行方式的转换。采暖期系统切换至供热循环水系统运行，在汽轮机凝汽器中被加热的高温循环水，经热网循环泵升压后供给热用户，从热用户回来的低温循环水则经过除污器回到凝汽器吸收机组排出热量，周而复始进行循环；非采暖期则切换至原设计冷却循环水系统上塔冷却。

根据银川市的供热特点，在每年的3月、11月和12月，气温相对较高。此时，直接用循环水经过凝汽器加热后输送到热网即可满足供热要求。而在12月和次年1月份气温极低，因循环水温度较低而无法满足供热要求，可投入尖峰加热器补充热量，通过调节进入加热器的蒸汽量来调节出口水温，把循环水温度从凝汽器出口的48℃再加热到满足供热负荷的温度（最大为60℃）。

由于凝汽器所能承受的最大压力是0.194MPa（表压）左右，故将热网循环水泵装在凝汽器出口管路侧，使整个系统在凝汽器处的压力最低。为了防止系统故障或操作失误引起凝汽器入口超压，在循环水回水管道上装设高点恒压自动排水装置，当回水压力超过0.20MPa时，由高点管道自动排放，保证系统安全。

为防止系统管道结垢，系统补水采用电厂反渗透处理过的脱盐水补水，补水率按供水量的1%考虑。

2.3 安全性分析

由于采用低真空运行方式，汽轮机排汽温度提高，使机组偏离了设计工况运行，可能对机组轴向推力、热膨胀等造成一定的影响。

（1）轴向推力的变化

低真空运行时，由于抽汽量减少，排到低压缸的蒸汽流量增加，机组的轴向推力将会增大，但最大排汽量不会超过机组纯凝汽运行时的排汽量，所以不会对机组的安全构成威胁。

（2）热膨胀的变化

该机组排汽缸的材质和结构强度允许最大排汽温度在120℃工况下运行，对于低真空供热而言，排汽缸强度能满足安全要求。且由于排汽温度升高使汽机转子低压部分和后汽缸的热膨胀都增加，故相对膨胀在正常范围内。

3 循环水供热改造后节能量测算

项目实施后，2008年供采暖面积为40万m2，2009～2010年供暖面积为69万m2，经实测，汽轮机低真空运行时最小排汽量为35t/h，排汽温度为68℃，排汽焓为2 623.22kJ/kg；凝结水焓值为285.97kJ/kg。循环水泵出口温度 58℃，流量为2 000 t/h，进口温度48℃。改造前发电汽耗率为7.250kg/（kW·h），改造后发电汽耗率为7.890kg/（W·h），锅炉运行效率按88%计算，锅炉主汽焓值为3 365.53kJ/kg，给水温度 150℃，给水焓 636.3kJ/kg，运行时间为150×24=3 600h。依据计算公式计算出对外所供热量：

项目节能量测算：

节能量 =［机组台数×每台机组低真空供热量 /29.308-（改后汽耗率-改前汽耗率）×（主汽焓-给水焓）×发电负荷/锅炉效率 /29.308/1 000］×运行小时数

=［2×83.6×106/29 308-（7.89-7.25）×（3 365.53-636.3）×12 000/0.88/29 308/1 000］×3 600=14 686(t)

由此可见在当前煤价日益上涨的形式下，循环水供热改造项目，既可以扩大电厂的供热能力，又可为企业带来很好的经济效益。

4 结 论

汽轮机低真空运行循环水供热经济效益良好，社会效益显著。系统改造比较简单，设备可以安全稳定运行，改造后对降低冷源损失、提高热电厂采暖供热能力、节约能源、提高运行效率非常有效。

[1]刘正海.火电厂节能与指标管理技术手册[M].北京:中国电力科技出版社，2006.

The Analysis of the Steam Turbine to Low Vacuum-Circulating Water Heat-supply of Yinchuan Thermal Plant

BIE Wen-jun
(Yinchuan thermal plant of Ningxia Power Investment Corporation,Yinchuan 750002)

According to the principle of Steam Turbine-Low Vacuum-Circulating Water Heat-Supply,we made low Vacuum-Circulating Water Heat-supply reform on No.1 and No.2 steam turbine of Yinchuan thermal plant to use the heater of heat-consuming installation as the cooling equipment in Winter.In this reformation we make full use of the thermal loss of steam turbine，and it can improve the energy efficiency of thermal plant.

steamturbine；condenser；low vacuum heating；reformation

TK268

A

1673-1980（2011）06-0148-02

2011-07-28

别文军（1973-），男，宁夏人，宁夏电投银川热电有限公司工程师。