低真空循环水供热原理及应用

循环水供暖在热电厂中的实践应用王友峰高永彬刘清峰张磊一、前言：2001年，国家经贸委、国家发展计划委、建设部发布的《热电联产项目可行性研究科技规定》1.6.7条规定：“在有条件的地区，在采暖期间可考虑抽凝机组低真空运行，循环水供热采暖的方案，在非采暖期恢复常规运行”。现阶段采用低真空循环水供热符合国家现行有关规定。由于采用循环水供热可以提高汽轮机组的热效率，能够得到较好的节能效果。自20世纪70年代开始，我国北方一些电厂陆续将部分装机容量≤50MW的汽轮机用于低真空运行,采用排汽加热循环冷却水直接供热或作为一级加热器热源，进行冬季采暖供热，经过多家电厂运行实践表明，从技术角度讲该技术可靠，机组运行稳定。二、进行循环水供暖的必要性：矿区冬季生产、生活供暖是利用汽轮机抽汽加热水进行供暖。随着矿山建设和人民群众生活水平的提高，生产、生活供热面积是不断的增加，用蒸汽加热水的成本将会越来越高。通过测算，在冬季120天的供暖期中，由于机组带有20t/h左右的采暖负荷（压力：0.8Mpa温度：280℃），会造成机组在整个采暖期中小时发电量下降低约2000kw.h/h左右，机组的经济效益面临严重考验，直接影响了矿山的经济效益。为缓解局部利益和全局利益之间日趋紧张的矛盾，经认真分析和科学计算，我们于2007年5月份进行C6-4.9/0.981型汽轮发电机组“低真空运行循环水供暖”改造工程。三、低真空循环水供热的特点及工艺技术：2.1特点：抽凝机组采用低真空循环水供热时,汽轮机组无需大规模改造,只需将凝汽器循环冷却水的入口及出口管路接入供热系统.从汽轮机运行角度考虑，是一种变工况运行。是将冷凝器作为一级加热器，利用排汽的汽化潜热加热循环水，用循环水代替热网水供暖，从而将排汽汽化潜热加以利用；热网中的热用户就相当于循环冷却系统中的凉水塔，循环水在凝汽器中吸收热量送至热用户散热后，在回到凝汽器重新吸热循环。为保证凝汽器低真空安全运行,正常情况下水侧压力不能超过0.196Mpa,因此,必须加固凝汽器使其承压达到0.4Mpa,其供、回温度采用60℃、50℃为宜.由于低真空运行只是汽轮机的特殊变工况对汽轮机本体没有改动,但凝汽器在低真空运行期间,汽轮机组的发电量受供热量直接影响.因此,合理确定供热面积对汽轮机的经济运行影响很大.2.2技术工艺：充分利用现有汽轮发电机组原存在的冷源损失，对抽凝机组本体及通流部分不进行任何改变，只是对相关的设备进行加固改造、增加少量的设备或不改造设备进行循环水供热。在这种供热方式下，热网中的热用户就相当于现有循环冷却系统中的凉水塔，循环水在冷凝器中吸收热量直接送至热用户散热后，在回到冷凝汽机功率kw3465汽机进气量t/h34.9额定进汽压力Mpa4.9额定进气温度℃470汽机抽汽量t/h22.98抽汽压力Mpa0.981汽机抽气温度℃311汽机排气流量t/h11.19额定排气压力Mpa0.005额定排汽温度℃32.9额定冷凝水温度℃32额定循环水进度℃——额定循环水量t/h2200改造后的参数（表二）：项目单位参数项目单位参数汽机功率kw5342汽机进气量t/h28.2进汽压力Mpa4.9进气温度℃470汽机抽汽量t/h——抽汽压力Mpa——汽机抽气温度℃——汽机排气流量t/h23.52汽机排气压力Mpa0.0415汽机排汽温度℃75冷凝水温度℃75循环水进度℃60循环水量t/h1200注：表一机组在抽凝工况下，依据今冬采暖负荷抽汽量+机组自用加热蒸汽量等实际数据编制而成，它的抽汽负荷是在牺牲电负荷的基础上实现的；表二根据汽轮机进汽量为额定进汽量28.2t/h，排汽压力为0.0415Mpa计算锝出；通过上列参数对造表所列，我们可以清楚发现：在实现低真空供热后，汽轮机功率增加，进气量呈下降曲线，这是因为原用于抽汽的热负荷，现全部用于发电，在采用这种运行方式下，通过测算，C6-4.9/0.981型机组改为低真空运行供暖后，在进汽量为额定进汽量的情况下，电负荷为5342kwh，有54Gj/h余热，相当于17.936t/h抽汽，机组效益增加值为1114.72元/h。八、经济效益分析：上网电价0.5782元/kwh锅炉热效率86.1%煤气计价0.03元/T煤气低位发热量3320Kj/Nm3蒸汽与煤气的产汽比为1：10008.1冷源损失净收益的计算：8.1Do（ik-i)u=3600PePe=Do（ik-i)u/3600=1000(2625-2567)0.95/3600=1000×58×0.95/3600=55100/3600=15.3kwh8.1.2ik-is=2625-251=2374Kj/Kg8.1.3冷源损失净收益=冷源损失收益-减少发电损失=0.03×[（2.625-0.251）/0.861/3.32]-0.5×15.3=0.03×（2.374/0.861/3.32）-7.65=0.025-7.65=-7.625元/h8.2抽汽改为低真空运行多发电的收益：Do（ie-ik)u=3600PePe=Do（ie-ik)u/3600=1000(3096-2625)0.95/3600=1000×471×0.95/3600=447450/3600=124.3kwh8.3净受益＝124.3×（0.5782÷1.17-0.04）×17.936-7.625×11.19=51.49×17.936-85.35=923.44-85.35=838.12元/h8.4收益对照表：项目供暖时限供暖面积供暖成本供暖收益供暖净受益10t/h热水锅炉供热120天20万m2300万元20万元－280万元抽汽供热120天20万m2241.38万20万元—221.38万元循环水供热120天20万m2020万元261.38注：表内为三种供暖方式的比较。九、结论：综上所述，通过将汽机组改造成低真空采暖供热机组，可以大幅度提高汽轮机组的总循环热效率，是一种行之有效的节能技术。在现