汽轮机高背压循环水供热改造

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(山西省工业设备安装集团有限公司，山西 太原 030032)

0 引言

汽轮机高背压双转子互换循环水供热改造的过程中最为关键的就是进行低压与凝气器结构的改造。将整个汽轮机的基础结构部分不做任何的改造处理，只需要将300 MW汽轮机高背压部分实施低压缸的整体设计，应用先进的结构系统优化设计技术，从而达到了在采暖期内实现高背压循环水供热的效果。机组在供暖期间内应用高背压模块，凝汽器切换，然后通过利用系统中所存在的汽体实现供热，达到了司机使用的需要；而在非供暖期内，应用低压流通模块来有效的提升整体结构的流通效率，从而达到了低消耗发电的要求。

1 项目概述

某公司具备两台超高压中间再热双抽凝汽式汽轮机，该设备配置的是2×480 t/h的循环流化床锅炉，采暖供热能力设计为330 MW。该机组的目前最大供热率为303 MW，但是随着基础建设的不断发展，采暖供热率需要达到380 MW，以现有的功率来看，很难满足基础建设发展的需求，故而，决定对汽轮机进行技术改造，以提高高背压循环水供热水平。

2 供暖期与非供暖期无扰切换

整个系统内在供暖期内，要进行高背压转子部分的更换，再供暖完成之后，需要进行揭缸并且将其更换为高效纯凝转子，也就是说每年需要进行揭缸两次。但是需要注意的是，在供暖期与非供暖期内，需要确保通流能够达到通用性的效果，否则将不能够实现切换。

在揭缸的过程中，只需要将系统内部的转子与隔板进行更换，就能够实现整体性能的转变。进行高背压改造的过程中，机组级数应该减少2级。纯凝工况环境下需要先进行通流，从而可以提高工作效率，降低能源的消耗。

3 热力系统

当高背压供热工况时，热网循环水作为凝汽器的冷却水，凝汽器背压升高为54 kPa，此时凝汽器出口温度为80 ℃。初末寒期，热网循环水80 ℃已满足供暖需求。极寒期，可采用本机抽汽或邻机抽汽，在热网首站对热网循环水进行二次加热，可满足更高要求的供暖需要。回水释放热量后，温度降为50 ℃，再回到凝汽器，构成完整循环水路。系统图见图1。

高背压供热工况条件之下，因为将系统中的最末两级直接取消，所以在其正常工作的过程中，8号低加前后两侧的段差为0，也就是该部分中只是达到了贯通的作用。此时如果考虑到了一年两次的拆卸数量，并不需要进行封堵处理，但是在启闭的过程中则会给疏水产生一定的影响。

4 热膨胀的影响

高背压如果达到了54 kPa，低压缸在工作的过程中排汽温度就有可能达到了83 ℃～120 ℃之间。但是其他的参数并未发生变化，只是排汽温度有所提升。从而可以判定改造实施结束之后的膨胀状况与改造施工之前是几乎相同，此时的低压缸胀差会有所提升，基本上可以增加0.3 mm～0.6 mm。

凝汽器高度尺寸基本上可以确定为14 m，根据支撑结构与支撑方式所存在的差异，其对于热膨胀所产生的影响也是不同的。如果采用的是弹性连接、刚性支撑的结构形式，喉部与低压外缸部分的连接选择的是弹性连接的方式，底部的支撑结构则为刚性支撑结构，热膨胀量直接被膨胀节所吸收，从而不会给低压缸产生影响。

“刚性连接，弹性支撑”的凝汽器，喉部直接与外缸的连接为刚性连接的方式，底部结构部分中使用的是弹簧支撑的形式，如果弹簧刚度较大，此时的热膨胀就会直接作用在低压缸结构上，从而对主机设备产生必要的影响。如果弹簧刚度比较小，则也无法保证正常时的需要。所以该结构形式之下，选择最佳的刚度性能是技术重点。

根据汽体所能够达到的120 ℃高温，需要通过计算公式来确定地脚螺栓的间隙，轴向与横向的膨胀量数据分别为4.35 mm，4.56 mm。

5 低压缸保护与减温减压系统

保护定值中应用的是“三取二”的基本原则。需要将测点位置设计在靠近原位置上，如果数量无法达到要求的情况下，应该根据实际需要来选择合适的位置。高背压工作过程中，有些压力、温度等已经严重的超出了所检测器件的量程，此时就要立即进行更换。

将排汽警报温度设计为90 ℃就自动发出，140 ℃直接进行设备的关闭。减温喷水通常都设计为90 ℃喷水而85 ℃则直接关闭。还要结合实际情况来实施低压缸双重防护。

综合分析在工作过程中所存在的排汽过热情况，就需要进行喷水系统的校核确认，此时所使用的水源要按照盐水、凝结水进行核定。

6 凝汽器及低加改造

高背压工况时，为满足换热需要，需增加凝汽器流程，系统设置见图2。

从图2中可以发现，其系统内的蝶阀主要的作用就是达到双流程与四流程的结构切换，从而可以符合多种情况下使用的需要。汽封加热器的工作面积逐渐的增大到200 m2，此时可以在不转变系统的情况下来达到工程的施工需要。因为该面积的增大，所以就要增加风机的功率，轴封抽气性能也会直接的增强，还能够避免轴端漏气的情况存在。

7号和8号低加为合体低加，将其设置在凝汽器的喉部位置上，此时可以用的疏水方式就是通过7号再经过8号，然后就是进入到凝汽器热井内。经过全面的改造处理之后，在供热的过程中，8号低加抽蒸汽为零，此时如果还使用原先的疏水方式，因为8号凝汽器存在压差，而7号就不能实现自流，这就导致了整个系统内的疏水运行受阻。所以应该选择所规定的结构形式。7号正常运行的情况下，疏水阀门管道的另外一条直线上直接通入到热井内，并且在上述两条管线上都加入了一个截止阀，从而可以实现两个阀门共同进行开启、闭合来满足实际应用的需要。

7 低压缸及凝汽器保温

保温性能达到了使用的要求之后，可以有效的防止结构本体与管道表面出现大范围的热量损失。基于此，要采取有效的保温措施，尤其是设计阶段中。整个结构部分制作完成之后，应该进行凝汽器与低压缸进行保温。

保温材料的性能应该保证其在正常工作的120 ℃～150 ℃时，导热系数要小于0.09 kcal/(m·h·℃)。同时还应该结合实际使用情况来确定最低温度与最高温度。但是要尽量的选择使用重量较轻的保温材料，可以使用抹面涂层材料，此时要根据揭缸的频率来进行施工，保证各项其能够满足使用的需要。

8 结语

该供热机组的热量供应主要是通过系统内排汽来实现的，可以大大提升热量的利用率，还能够确保供热效率达到要求，实现了节能降耗的效果。从而还能够有效的解决供暖期与非供暖期热负荷不一致的情况，低于环境的保护具有非常高的意义；高背压循环水供热机组的应用逐渐的实现了老旧机组的改造施工，为我国能源的节约提供了有利的条件，还能够提升人们生活质量，所以可以大力推广和应用。