300MW等级汽轮机低真空供热改造研究

李伍亮

（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 研究院，哈尔滨 150046）

0 引言

低真空供热是将汽轮机排汽压力提高，即降低凝汽器的真空度，提高冷却水温度，将凝汽器作为供热系统的热网加热器，而冷却水直接作为热网的循环水，这样可以充分利用汽轮机排汽的汽化潜热加热冷却水，热量得到全部利用，冷源损失相当于零，从而提高机组的循环热效率。

目前，在国家节能减排政策的推动下，各发电企业在具备供热条件的地区将原设计为纯凝机组进行供热改造实现热电联产或将原供热机组的供热能力进一步提高，已成为一个趋势。300MW等级汽轮机作为供热的主力机型，相比于200 MW以下汽轮机，其排汽量较大，可利用的热量更多，因此有必要对300 MW等级汽轮机进行低真空供热改造，解决目前存在的供热能力不足，无备用热源等问题。同时，通过改造可实现节能降耗，提高企业的经济效益。

1 系统配置

为了尽可能满足一、二级热网的换热要求，低真空供热的加热系统一般采用两级串联式，热网循环水先经过凝汽器进行第一次加热，吸收低压缸的排汽热量，之后再经过供热首站加热器完成第二次加热，生成的高温热水送至热水管网通过二级换热站与二级热网循环水进行换热，高温热水通过热交换后，冷却水再回到凝汽器，形成一套完整的循环水系统，供热首站的汽源多为本机中排抽汽或其他抽凝机组的抽汽。

在采暖期，低真空供热工况运行时，冷却塔及循环水泵退出运行，将凝汽器的循环水系统切换至由热网循环泵建立起来的热水管网循环水回路，形成新的“热-水”交换系统。循环水回路切换完成后，凝汽器背压由5～6kPa左右升至40～45kPa，低压缸排汽温度由33～36℃升至76～79℃（背压对应的饱和温度）。经过凝汽器的第一次加热，热网循环水出水温度提升至73～76℃（取凝汽器端差3℃），然后经热网循环泵升压后送入首站热网加热器，将热网供水温度进一步提高后供向一次热网。系统简图如图1所示。

采暖期过后，机组在纯凝工况运行时，热网循环泵及热网加热器退出运行，恢复原循环水泵及冷却塔运行，凝汽器背压恢复至5～6 kPa。

图1 低真空供热系统配置

从目前国内采用低真空供热技术的系统参数来看，由于汽轮机长期稳定运行受排汽温度不高于80℃的限制，考虑凝汽器端差等因素，低真空供热的循环水出水温度一般不高于76℃，供水温度范围一般为60～76℃，回水温度范围一般为50～70℃，对应运行背压为25～45 kPa。

需要说明的是，对于低真空供热而言，应尽可能降低循环水回水温度，以最大程度地利用低压缸排汽热量，否则不仅低压缸排热量不能得到高效率的利用，还会造成低压缸排汽温度超温，对汽轮机的安全可靠运行带来较大的影响。

2 汽轮机改造关键点及运行方式

300 MW等级汽轮机低真空改造有如下关键点：1)汽轮机低压部分改造；2）轴系核算；3）凝汽器及辅助系统校核；4）给水泵驱动形式的选择；5）原机组的循环水系统和热网循环水系统的切换；6）全厂运行优化调整。

冬季低真空运行时，机组要采取以热定电的运行方式。热负荷变工况时有两种调整方式：1）在采暖初期，热负荷需求量小时，回水温度降低（低于60℃），可以采用降低背压运行的方式，减少排汽量,降低供热量；2）当回水温度达到60℃，供热量需求仍旧没有达到最大需求时，可以调整抽汽量，调整供水温度。

3 性能收益

从汽轮机热效率方面看，300 MW等级机组纯凝运行时热效率约为46%，最大供热运行时（抽汽量550 t/h）热效率约为69.0%，而改成低真空供热后，热效率可达85%以上。若纯粹以发电成本计算，300MW等级汽轮机低真空供热改造后，供电煤耗全年节约标煤约3万t（与利用小时数等因素有关）。

4 结论

对300 MW等级汽轮机实施低真空供热改造后，可有效降低机组的供电煤耗，煤耗降低也有利于电厂在“节能调度”政策下增加机组的发电量，从而提高企业的经济效益。同时，供热能力的提高将使城市热电联产集中供热的面积增加，改善城区的环境质量，将产生良好的社会效益。

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