低真空循环水供热改造在电厂中的应用

付怀仁，李玉静

（中电投东北节能技术有限公司，辽宁 沈阳 110181）

研究与应用

低真空循环水供热改造在电厂中的应用

付怀仁，李玉静

（中电投东北节能技术有限公司，辽宁 沈阳 110181）

结合低真空供热改造技术成功实施的实例，阐述了低真空循环水供热改造原理，指出了工程实施过程中在设计、应用和运行管理等方面存在的主要问题，给出了相应的解决方法，并对管理的重点问题进行分析，为其它电厂低真空循环水供热改造技术的成功实施和应用提供参考。

低真空；循环水；供热改造技术

随着经济的快速发展，城市化建设不断扩大，原有热电厂的供热能力已不能满足日益增长的供热需求，在此情况下，挖掘现有纯凝或抽凝机组的供热潜力，在不增加机组建设规模的情况下，满足广大市场需求，是热力发电厂及相关单位亟待解决的问题，低真空循环水供热技术成功解决了这一问题。

1 低真空供热改造原理

采用低真空循环水供热技术，提高了凝汽器中的乏汽压力和冷却水温，降低了凝汽器真空度，使凝汽器变为供热系统的热网加热器，直接把冷却水作为热网循环水，充分利用了凝汽式机组排汽的汽化潜热，以加热循环水，将冷源损失降低为零，从而提高机组的循环热效率。采用该方法供热，在不增加机组发电容量的前提下，减少了供热抽汽量，增大了供热面积，又因其施工周期短，经济效益显著。低真空循环水供热中，热网循环水回水首先经过凝汽器进行第1次加热，吸收低压缸排汽余热，然后经过热网首站的热网加热器完成第2次加热，生成高温热水，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，高温热水冷却后再回到机组凝汽器，热网首站加热蒸汽来源为机组采暖抽汽。

供热改造主要对汽轮机低压缸转子、小汽轮机本体、凝汽器、凝结水精处理、加热器及加药系统等进行一系列改造，满足机组真空度提高后的运行需要［1］。在采暖期，通过将机组低压缸转子更换为供热转子，采用高背压运行的方式，并增设热网循环水管道切换系统。采暖期全厂热网循环水合并后，共同作为机组排汽冷却水，进入由凝汽器改造成的低温热源加热器，由改造机组的低压缸排汽作为基本加热手段，再由临机的中排抽汽进行尖峰加热，将水温提升到外网供暖所需后对外供出。非供暖期将汽轮机低压转子及相应部件更换为纯凝转子，使汽轮机在原设计背压下运行。

2 低真空供热改造技术重点

2.1 供暖期与非供暖期机组运行经济性问题

在我国东北地区，1年的供暖期为4～6个月，非供暖期为6～8个月，要求在供暖期降低机组的真空度来提高背压，以满足循环水供热要求，而非供暖期排汽背压须回到正常值4.9 kPa。若采用纯凝转子，则提高背压后低压缸部分叶片强度不够，叶片易发生断裂；若在原转子上改造，则非供暖期运行时间长，改造后低压缸效率低，热耗升高，供暖期节能收益会被非供暖期升高的热耗抵消。针对这一问题，在改造中提出双转子互换方案，即现转子不变，用于非供暖期运行，另外对低压缸通流进行重新设计，增加1套转子和隔板用于供暖期使用。

2.2 双背压双转子对轮互换性问题

在冬季供热期使用新转子，非供热期使用旧转子，必须保证新、旧转子具备完全互换性，以满足轴系对转子的联接要求一致，常规汽轮机联轴器安装时，转子在现场需要同时铰孔，然后配准螺销，如果更换转子，一般需要重新铰孔［2］。

实施低真空供热改造后，每年需要更换2次转子，在如此频繁更换转子的情况下，可通过以下2种技术手段保证更换转子后不再进行重新铰孔。

a.采用液压膨胀连轴器螺栓，在此措施下主要依靠连轴器销孔的定位和镗孔保证精度，锥套与连轴器销孔的间隙要求在0.03 mm以内，既提高加工精度，又降低安装要求。

b.在高中压转子后对轮及发电机转子波纹管前的对轮销孔内增加套圈，对不同的低压转子更换不同的套圈，这样可以只进行2次铰孔工作。

2.3 改造后凝汽器强度问题

低真空供热改造后，排汽压力、温度相应升高，凝汽器壳体及不锈钢管膨胀量有较大变化，管束内部循环水压力、温度有较大提高，且对于凝汽器管束的胀口强度、运行寿命等都有很大影响。双背压改造的凝汽器应满足在低真空工况下安全运行，纯凝工况下经济性较好，因此需对凝汽器进行改造，管束及布置根据高背压改造情况进行有针对性设计，以满足采暖和纯凝工况下长期运行［3］。

改造中需考虑的其它内容包括：

a.低真空供热运行时凝汽器温度升高，防腐设计采取电化学防腐方法（如阴极保护），不宜继续使用环氧树脂防腐手段；

b.低真空供热运行时循环水温度升高，一般药剂很难满足高水温的要求，造成凝汽器结垢、腐蚀，需要选择合适的缓蚀阻垢剂；

c.对热网循环泵、补水泵及热网加热器进行校核；

d.增加回水温度、循环水量等监控内容的控制逻辑。

2.4 改造后热网问题

低真空循环水供热改造一般都是在原有热网的基础上进行改造，因热网循环水需要通过管道和阀门引入凝汽器，根据现场位置条件，有些改造空间狭窄，管路敷设困难，会增加管道阻力，因此改造要充分考虑管网阻力、旧管网承压能力和通流能力。

3 循环水供热改造实施管理重点

3.1 设计阶段要考虑充分

低真空循环水供热改造技术的核心在于汽轮机本体改造，因此在设计阶段就要给予高度重视，确定合理的汽轮机能耗、效率尤为重要，要综合机组实际运行特点，充分考虑原机组设计、循环水各项参数后，确定设计边界条件，使改造后实际运行能满足改造要求。

凝汽器作为最重要的辅机之一，在设计中要充分考虑冷却面积、运行阻力、供回水压力、冷却倍率等条件，还要考虑运行中因为排汽温度变化引起的膨胀变化，考虑凝汽器因出、入口压力变化对凝汽器运行中载荷的影响，膨胀对低压缸排汽室标高的影响等。在大连泰山热电有限公司改造后，出现了热网循环水入口侧凝汽器整体偏高，造成凝汽器倾斜的现象，最高处提高5 mm，经过现场查找原因并分析，发现热网循环水在0.5MPa压力下进入凝汽器，且对凝汽器产生的反作用力没有及时考虑，造成运行中将凝汽器提高现象，现场通过更换膨胀节进行压力补偿使问题得到解决。由此说明设计阶段尤为重要，在此阶段对各方面都要综合考虑，才能在运行中不出现问题［4－5］。

设计时对地下管线布置要详细、准确，对原有管线处理要考虑周到，如哪些管线可以移位，对无法移位过渡的管线要制定妥善的处理措施，以免影响施工进度，甚至影响机组正常运行。

3.2 制造厂加工阶段要做好现场技术把关

从改造部件的材质、成分、物理检验到最后的尺寸校核，各个环节都要有技术人员跟踪，各道工序履行签点验收，在此期间业主方要安排技术人员到现场跟踪监造，随时掌握质量和进度，及时提出改造意见和要求，随时处理加工过程中存在的问题。在大连泰山热电有限公司供热改造中，现场技术人员及时发现末级叶轮车削错误，如果按照原设计要求，整个叶轮就将报废，重新铸造，会严重影响工期，影响整个改造时间顺延，甚至影响大连地区供热。按照新的意见和要求，经过计算和校核，在不影响叶轮强度的情况下，采取补救措施，顺利解决了问题。

在低真空供热改造中，还出现了对轮加工尺寸偏差的问题，将发电机转子连接轴及原转子返回制造厂，在制造厂进行对轮实测，然后对新供热转子进行对轮定位车削，但由于测量、车床误差和人员操作偏差，造成低压转子与发电机连接轴对轮孔出现了偏差，安装中出现对轮孔错位现象，最后被迫现场绞孔处理。

3.3 做好实际安装过程控制

汽轮机本体在安装过程中，由于是在原有缸体上进行改造，需要重新加工隔板，因此在新隔板安装时，尤其重视通流间隙，由于机组在改造前没有条件进行实地测量，一般都是按照安装图纸进行加工，容易出现安装尺寸偏差，因此在隔板轴向和径向尺寸最后精车时，一定要实际测量，同时在汽封检修时，要考虑排汽室会有膨胀，则下部径向尺寸需大于上部尺寸，避免因膨胀标高升高引起动静碰磨。

4 循环水供热改造运行管理重点

4.1 改造后机组运行要点

机组经过低真空供热改造后，运行工况与改造前有很大不同，汽轮机低真空循环水供热工程的技术关键是如何保证机组在低真空下的运行安全，让运行人员熟练掌握运行操作技术。

a.改造设计单位要给出详细的运行说明书，掌握汽轮机和热网的运行方式和运行边界条件。

b.要与汽轮机制造厂联系，了解供暖期条件下，各个工况点的主蒸汽流量、温度、背压、机组出力、低压缸效率及机组热耗率，给出如下图纸及说明书：凝汽器改造总图；凝汽器改造启动、运行说明书；汽轮机改造后的热平衡图、热力特性书、启动运行说明书；汽轮机改造后的低压转子总图、低压通流图、改造部分叶片和隔板图；凝汽器进出水管道补偿器安装使用说明书。通过这些资料，修改完善原汽轮机运行规程，掌握机组启停操作、事故操作。

c.让运行人员通过现场学习和交流，掌握运行操作要点，熟悉各工况参数，才能使机组在改造后顺利启停和正常运行。

4.2 机组运行中考虑的事故处理

低真空供热改造后，机组要与供热管网一起运行，增加了突发事故的可能性，一旦处理不当，会造成更大的事故和损失，因此在低真空供热改造机组上做好事故处理预案尤为重要。

a.充分考虑到各种事故，做好事故处理措施和相关应急预案，并加强应急演练。

b.要有完备的监测和检测系统，能够在事故出现前迅速传递和表现出来，使事故有提前预判和处理时间，如热网突然失水、凝汽器热交换管破裂、机组真空急剧恶化、机组突然甩负荷等。

4.3 改造后运行要有相应的配套和补救措施

a.机组低真空供热改造后，凝汽器水质和温度都有很大变化，要重新考虑增设防止凝汽器结垢的加药系统。

b.对渗漏的管道，应考虑改造或更换。同时要有防止热网失水的有效措施，防止因供热质量不均衡造成的人为放水及热网泄漏，严格控制热用户私自放水，可采取在热介质中加入药剂、宣传教育与惩罚制度相结合的措施。

c.在供热初末期，由于外界热负荷较小，汽轮机做功后排汽无法被全部带走，会导致凝汽器真空下降，在这个时期要求投入凝汽器喷水装置，先采取热网负荷切换的方式解决这个问题，再采取降低负荷运行方式，使经济效益最大化。

5 结束语

纯凝或抽凝机组通过低真空循环水供热改造，极大地挖掘了机组供热潜力，在不扩大机组建设规模的情况下，能满足广大市场需求。通过对改造过程加强管理和重点把握，使低真空循环水供热改造实施更加顺畅，运行更加安全可靠，节能效果更加显著。

［1］崔海虹，崔立敏.热电厂低真空循环水供热改造及节能分析［J］.煤气与热力，2011，31（7）：1－3.

［2］邵连友，金 丰，天 罡，等.火力发电厂循环水余热利用改造模式研究与探讨［J］.东北电力技术，2014，35（5）：11－13.

［3］马晓红，安徽霞.低真空循环水供热存在的问题及解决方法［J］.煤气与热力，2007，30（10）：70－72.

［4］贺旭虎.火电厂汽侧真空泵密封水系统加装压缩制冷装置［J］.东北电力技术，2009，30（4）：34－36.

［5］赵伟光，李心国，江 敏.东海热电厂3号汽轮机组低真空供暖改造经济性评价［J］.东北电力技术，2005，26（10）：1－5.

Application on Heating Transformation Technology of Low Vacuum Circulating Water in Power Plant

FU Huai⁃ren，LI Yu⁃jing
（CLP Vote Northeast Energy Saving Technology Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110181，China）

Combined the technology of low vacuum heating reform，this paper elucidates the principle of low vacuum circulating water heating transformation，the main problems of design，application and operation management are pointed out，a solve method is intro⁃duced，the management problems are analyzed.The successful implementation and application of technology offer a reference for other power plants.

Low vacuum；Circulating water；Heating transformation technology

TM621.8

A

1004－7913（2016）03－0032－03

付怀仁（1976—），男，学士，工程师，主要从事生产技术管理工作。

2015－11－02）