汽轮机低真空供热系统优化研究

1、汽轮机低真空供热系统优化研究汽轮机低真空供热系统优化研究热电厂根据热网的增长，每年必须制定供暖调节曲线，便于运行人员根据外温及时调节供水温度，在保证了社会效益的同时，也保证了企业的经济效益摘要：目前热电厂 2 大供暖系统自成体系独立运行，#2 汽轮机的排汽余热没有得到充分合理地利用，#1、#3 汽轮机还在利用冷却水塔排放余热。为解决上述问题，提出了#1、#3 汽轮机低真空循环水供暖及#2 机热网（1#热网）和首站新网（#2 热网）2 大供暖系统联网、统一调度和联合运行的方案。通过方案实施，达到了更加合理地利用#1、#2、#3 机排汽余热，最大限度的减少电能生产过程中的冷源损失。关键词：热电厂；

2、汽轮机；低真空；热网；供热系统优化中图分类号：TM621 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）07-0007-02一、汽轮机低真空运行改造概况热电厂通过对#1、#2、#3 汽轮机 3 次低真空运行改造，目前形成了以#2 机组排汽为热源的#1 热网和以#1、#3、#4 机组排汽为热源的#2 热网。20042005 年度供暖期，#1 热网带供暖面积 137104m2，#2 热网带供暖面积313104m2，2 网合计带供暖面积 450104m2。二、汽轮机低真空运行原理汽轮机凝汽器循环水入口温度设计值一般为 1533，汽轮机真空为-0.085-0.095MPa，由于采用热网水作为

3、循环水，其入口温度一般在 4570。由于温度相对校高，造成了汽轮机真空下降，一般在-0.05-0.08MPa，由于真空的降低，使得机组发电负荷下降为 20%30%。汽轮机低真空循环水供热就是把热用户的暖气片当作冷却设备使用，机组本体无须改动，只是将凝汽器出入口管接入循环水供热系统。循环水经凝汽器加热后，由热网泵将升温后的热水注入热网。为增加供热能力，在#1、#2 热网分别建立了尖峰加热器，利用背压机、机组抽汽、减温减压的中压汽及低温低压的燃煤锅炉作为二级加热汽源加热热网循环水。三、机组的供热系统、发电优化凝汽式和双抽凝汽式机组低真空运行供热，基本消除了电厂的冷源损失，可使电厂燃料利用率由原有的

4、 25%提高到 80%以上。低真空运行属于汽轮机的特殊变工况，因此，对于汽轮机本体几乎不作改动，通过机组循环水与热网循环水的切换，可使机组在正常凝汽工况与低真空运行工况之间进行转换。热电厂#1 和#2 热网分别从起初的 50104m2 和 100104 m2 提高到现在的137104m2 和 313104 m2。目前 2 网的供热能力都有 10%的余量。近几年供暖面积增长较快，现热网的供暖面积与汽轮发电机组电负荷关系达到了较好的平衡，消除了因供热面积小造成发电量大幅度下降的影响。热电厂通过以下方法实现供热与发电的优化：（一）通过提高供暖面积提高机组经 济性#1、#2 热网的主管径分别为 DN7

5、00mm 和 DN800mm，根据主管径能力，在热网的加热站增设 3 台 500 m2 的加热器，将供回水泵进行了 2 次增容改造，使得#1 热网和#2 热网的热源能力分别达到了 166104m2 和 350104m2。从而达到了不断满足快速增长的供暖需要，同时也提高了机组的经济性。（二）通过 2 网联络提高#2 机发电量#1 热网相对供暖面积较小，在供暖初末期，受热用户热负荷小影响，排汽量下降，降低了发电负荷。为解决这个问题，利用#2 热网面积大需要热量多这一特点，在 2 个热网的回水至机组凝汽器接点处建立了联络，使得#2 热网的循环水进入了#1 热网凝汽器，吸收了#1 热网中#2 机排汽的

6、部分热量，较好的解决了#1 热网在高温环境下热能过剩的问题。（三）用单钠水代替加药水彻底杜绝了结垢问题热网循环水以前采用的是加药水，其目的是防止换热器结垢，但是效果不好，冬季运行凝汽器铜管结垢严重，垢厚度在 0.30mm 左右，极大的降低了热网换热器、凝汽器的换热效果，#2 机凝汽器端差最大达到了 23（一般 812）。为了解决结垢问题，将冬季运行端差控制在了 610，很好的解决了因水质不好，结垢造成的对热网供热不足和减少发电的影响。（四）用供暖循环泵代替循环水泵和把大流量泵改造成小流量泵，节约了大量电能热电厂所有纯凝、抽汽机组全部改造成低真空运行后，辅机部分的冷油器、空冷器等设备仍然需要冷却

7、，但是现循环水泵只转 1 台也过剩，将 1 台550kW 电机拖动的循环水泵改成了 220kW 的循环泵，流量由以前的 3800t/h 下降到 2000t/h。由于供暖循环泵代替了循环水泵和大流量泵改造小流量泵，每年可为电厂节约大量电能。四、热网有关参数确定及供热系统调节经过对凝汽器的热力核算，凝汽器在循环水流量不变的情况下，汽轮机不同的排汽对凝汽器传热系数影响不大。将凝汽器作为首级加热器、尖峰加热器带热网剩余负荷是比较合理的。（一）热网供热量确定1各热网没有达到设计供暖能力，每年可能有自然增长，最大供热量按式（1）计算：Qh=(A+A)q （1）式中：Qh 为最大供热，kJ/h；A 为上个采

8、暖期供暖面积，m2；A 为本采暖期新增面积，m2；q 为单位采暖面积热指标，kJ/(m2h)。2根据室外计算温度下实测的热网水量和热网供回水温度，由式（2）确定最大供热量：Qh=GCp（tsu-trt）（2）式中：Cp 为热网水定压比热，kJ/(kgK)；G 为采暖室外计算温度下实测的热网水流量 kg/h；tsu、trt 分别为采暖室外计算温度下实测的热网供水温度和回水温度，。（二）热网水流量确定#1 热网有 4 台热水泵，单泵流量为 1800t/h。根据现状，运行 2 台可满足要求，现实际运行流量为 3650t/h；#2 热网有 4 台热水泵，单泵流量为1300t/h，运行 3 台，现实际运

9、行流量为 3800t/h。（三）热网供回水温差确定在确定了最大供热量和热网水流量后，可用式（3）计算最大热网供回水温差。tW=Qh/(GCp)（3）式中：tW 为最大热网供回水温差，。（四）热网回水温度和供水温度的确定在一定的供暖面积下，热网供水温度主要取决于回水温度。确定回水温度要从汽轮机低真空供暖和热网供回水温度 2 个方面考虑，汽轮机凝汽器低真空运行回水温度为 4570，热电厂选择了 5157，在热网不同回水温度时，根据凝汽器和热网加热器温升确定热网供水温度（tsu）。tsu=trt+th+tW（4）式中：th 为凝汽器温升，。（五）热网供回水温度计算在确定了室外计算温度（盘锦最低-16

10、）和热网的供回水温度 tsu、trt后，就可按下面质调节方式的公式计算出供暖供回水温度。tsu=ti.d+0.5(tsu.d+trt.d-2ti.d)(ti.d-ten)/(ti.d-ten.r)1/(1+B)（5）trt=tsu-（tsu.d-trt.d）（ti.d-ten）/（ti.d-ten.r）（6）式中：ti.d 为室内采暖设计温度（一般居民住宅为 18），；ten 为室外温度，；ten.r 为室外采暖计算温度，；tsu.d、trt.d 分别为采暖设计供水和回水温度，。B 为散热器系数。热电厂根据热网的增长，每年必须制定供暖调节曲线，便于运行人员根据外温及时调节供水温度，在保证了社会效益的同时，也保证了企业的经济效益。五、结语热电厂经过 10 多年的努力，将凝汽