热电厂低真空循环水供热技术的分析与应用

周艳钧　张　寒

（上海大屯能源股份有限公司发电厂，江苏　徐州　221611）

热电厂低真空循环水供热技术的分析与应用

周艳钧张寒

（上海大屯能源股份有限公司发电厂，江苏徐州221611）

降低汽轮机冷源损失，提高企业经济效益，是当前小型热电机组亟待解决的问题。低真空循环水供热，是提高热电厂能源利用率和经济效益的途径。基于此，针对大屯热电厂供热发电机组进行低真空循环水供热改造案例进行分析，发现投入应用取得了较好的经济效益和环境效益。

热电厂；低真空循环水供热；改造方案

大屯热电厂自2000年10月投产开始热电联产以来，其供热范围主要是公司中心区的采暖，但由于中心区的供热负荷偏小，耗汽量较低，热电厂不能按额定工况或产生最大效益的供汽量向外供热，使全年平均热电比和热效率都低于国家标准数值，按照国家节能减排政策及有关规定，“以热定电”，文件规定50MW以下的供热是汽轮机组必须符合总热效率年平均大于45%和热电联产的热电比平均大于100%折两项指标。热效率或热电比不达标的热电机组即定性为小机组，不予发电量指标或给予关停。为增大企业效益，维持热电厂的小机组能继续运行，必须扩大对外供热规模，实现或通过热电联产认定［1］。

大屯热电厂承担着公司建材厂、选煤厂、铁路管理处生产生活用热，同时担负着大屯矿区中心区居民的冬季采暖。采用的是传统抽凝蒸汽经热网输送至相关热交换站，供热用户使用。随着新城嘉苑、研发中心等新建建筑的相继建成，热电厂的4台抽凝式汽轮机已经不能满足新增建筑的集中供热需求。为既能满足企业新增建筑的集中供热需求，又能达到企业节能挖潜的目的，降低冷源损失，经充分调研论证后，提出采用低真空循环水供热技术实施。

1　低真空循环水供热原理

热力发电厂生产在完成能量转换的过程中，有各种热损失，其中汽轮机冷源热损失最大，约占40%。汽轮机做功后，将乏汽排入凝汽器。汽轮机冷源热损失主要产生于凝汽器中排汽凝结为水的过程，这部分热量被循环水带走，排入大气，造成能量浪费。

低真空循环水供热原理：适当调整汽轮机运行工作参数，降低汽轮机的真空度，提高汽机凝汽器的压力和温度，把汽机凝汽器作为表面换热器，使循环水被加热到能够满足热用户供热的温度（约60℃）后对外供热。

发电厂采用循环水低真空供热后，就将排入凝汽器的这部分低品位能量利用起来，给用户供热，大大减少直接用汽轮机抽汽给用户供暖的高品位能量（蒸汽）的用量。

2　机组改造情况

2.1原汽轮机冷凝器参数

冷却面积为1 400m2，水流道为双流道双流程，冷却水入口设计温度及允许最高进水温度分别为20、33℃，循环水设计及允许最高温升为8℃。

汽轮机型式为冷凝式，型号为C15-4.9/0.98。

2.2改造后设备要求达到的参数

冷却面积为1 400 m2；水流道在供暖时为单道四流程流程，非供暖时为双道双流程；冷却水入口设计温度为46℃；冷却水出口设计温度为65℃。

汽轮机型式为冷凝式，型号为C15-4.9/0.98。

2.3设计方案

2.3.1原工况与供暖工况切换方式。没有采暖要求时，关闭截止阀2、4，其余的打开，采用双流道双流程；当冬季有采暖要求时，去凝汽器的冷却水不经过冷却塔，关闭截止阀3、4、5，其余的打开，采用单流道四流程，以便提高冷却水温升，达到采暖要求。当汽机检修时可打开4号阀排空管路内的积水（见图1）。

2.3.2设计技术要求。为了满足以上要求，需对汽轮机做相应检查并更换以下部套。

图1　供暖期和非供暖期循环水切换图

①冷凝器（1 400m2）更换（管子选用316L型不锈钢管）。冷凝管束材料的选择一直存在着矛盾的两方面。传统的铜质材料导热系数高，传热效果好，同等冷却水条件下，冷凝器体积稍小。相比之下，光管不锈钢材质，传热系数要小很多，传热效果稍差。但铜材质对冷却水的水质要求高，含盐含碱的冷却水经常会锈蚀铜质管束，造成冷凝管束穿孔，破坏汽轮机组的真空度，对汽轮机的安全运行存有隐患。而随着工业加工能力以及加工工艺的改进，将光滑不锈钢管束做成带有螺旋的“不锈钢波纹管”，将冷却水的层流状态变为紊流，也即增加了总的传热系数。同时，不锈钢材质的耐腐蚀性更优秀，并且相同壁厚情况下强度更好。故将不锈钢（316L）波纹管应用于此次升级改造中。②增加膨胀节。冷凝器筒体上增加“波纹膨胀节”，因为材料延展性及线性膨胀系数方面，铜材质要大于不锈钢材质。故若采用不锈钢波纹管管束时，要选用增加波纹膨胀节来吸收材料受热、冷却时的热胀冷缩量。排汽管处的膨胀节作用也亦然。另有做法是在冷凝器支座上增加弹簧结构。③增加旁通不锈钢管（DN500，壁厚10mm，总长大约10m，具体视现场情况而定），增加2个电动阀门（该项由用户自行采购）。④冬季供暖采用低真空运行，在机组能承受的情况下，增加排汽温度。多余的热量由循环水带走，再在用户端（热用户）放热到环境中（室内），循环水冷却后再流回冷凝器参与换热，形成循环。

2.4额定工况设计

2.4.1夏季。进汽压力为4.9Mpa（A），进汽温度为435℃，抽汽压力为0.98Mpa（A），调整抽汽量为50t/H，排汽压力为0.008Mpa（A）。

2.4.2冬季。进汽压力为4.9Mpa（A），进汽温度为435℃，抽汽压力为0.98Mpa（A），调整抽汽量为50t/H，排汽压力为低真空运行。

3　低真空循环水供热运行效果

2015-2016年供暖季节的试运，效果显著。机组供热平均温度达58℃以上，向用户供暖平均温度可达55℃以上，比原来由加热器加热供暖节省蒸汽35t/h，同时避免了机组的排汽热损失，提高了机组整体的热利用率。机组可维持正常的负荷运转，保持了发电量。一个供暖季供热热水折合蒸汽量20万t（压力0.25MPa、温度250℃），直接创效益约3 000万元左右。除减少热量排放污染外，减少CO2、SO2排放带来的环境污染，其社会效益不可估量。

据计算，低真空循环水供热后，供热标准煤耗率不变，发电标准煤耗率降低，供热能力增加。热电厂改造机组供热标准煤耗率为39kg/GJ，2015年一季度发电标准煤耗率365g/kW·h，2016年一季度发电标准煤耗率为275g/kW·h，2016年发电量为2 489万kW·h，这样节约标煤2 240t，且2016年一季度供热能力比2015年一季度供热能力增加，凸显了低真空循环水供热系统的优势。

4　结语

热电厂低真空循环水供热技术回收了大量的余热，减少了燃料的消耗。低真空循环水供热对提高热电厂的能源综合利用水平、改善环境、降低生产成本有着重要的意义。小型抽汽式汽轮机改造为低真空循环水供热，不仅经济效益、社会效益和环保效益十分明显，更是小型热电厂得以继续生存和发展的重要途径。

Analysis and Application of Low Vacuum Circulating Water Heating Technology in Thermal Power Plant

Zhou YanjunZhang Han
（Shanghai Datun Energy Co.Ltd.Power Plant，Xuzhou Jiangsu 221611）

It has become one of the key questions to be solved how to reduce the loss of steam turbine heat and improve the enterprise’s efficiency of economic efficiency.The low vacuum circulating water heating technology of the thermal power plant is a way to improve energy efficiency and economic efficiency. Based on this，low vacuum circulating water heating transformation case of heating units in Datun power plant was analyzed，it was found that the input application had achieved good economic benefit and environmental benefit.

thermal power plant；low vacuum circulating water heating technology；transformation scheme

TM621

A

1003-5168（2016）05-0134-02

2016-04-21

周艳钧（1984-），女，硕士，工程师，研究方向：科技管理，发电厂节能研究。

［1］郑体宽.热力发电厂［M］.北京：中国电力出版社，1999.