小型凝汽式电厂供热改造的探讨

发布时间：2022-03-06 15:10:09 浏览数：次

                           (呼和浩特热电厂，内蒙古呼和浩特 010030)
摘要：文章探讨了凝汽式电厂改造为热电联产电厂的四种方法：开非调整抽汽口，利用抽汽供热；低真空运行，利用循环水供热；改为抽汽凝汽式汽轮机组，利用抽汽供热；改为背压式汽轮机组，利用排汽供热，并对其进行简要分析。
关键词：凝汽式电厂；供热改造
中图分类号：TM621.4   文献标识码：A   文章编号：1007—6921(2007)08—0089—01
     目前，世界上汽轮机初参数已达到超高参数(22.8MPa/600℃)，乃至超临界参数(22.9MPa/600℃)；汽轮机单抽功率达到800MW，双抽功率达到1 300MW。小型凝汽式汽轮机组技术经济指标差、煤耗高、效率低，逐渐将被停用。按照国家制定的能源政策，实现热电联产是节约能源、保护环境的有效措施。因此，对于小型凝汽式电厂，将凝汽式汽轮机改为热电联产机组是求得发展的有效途径。其供热改造的方法大致有四种：开非调整抽汽口利用抽汽；供热低真空运行利用循环水供热；改为抽汽凝汽式汽轮机利用抽汽供热；改为背压式汽轮机利用排汽供热。
1 开非调整抽汽口利用抽汽供热
      凝汽式汽轮机开非调整抽汽口是凝汽式机组供热改造的最简单方式，国内已有许多凝汽式电厂进行了改造，效果非常显著。
1.1 抽汽口位置、形状和尺寸的确定
      非调整抽汽口的位置、形状和尺寸的确定，要根据抽汽参数、抽汽量来决定。限于凝汽式汽轮机结构布置和轴向尺寸的限制，一般非调整抽汽口均开在前缸复速级后，多在前缸下部开孔，也可在上部开孔。为减少孔口在圆周方向上的长度，开孔多为椭圆形。其开孔尺寸根据抽汽参数、抽汽量和蒸汽流速计算确定。计算公式如下：
F＝GV／Cμ
式中：F——为开孔面积，m²；
G——为抽汽量，kg/h；
V——为抽汽比容，m³/h；
C——为抽汽蒸汽流速，m/s；
μ——为阻力系数，一般取0.95。
      抽汽口蒸汽流速不宜选取太高，通常应保持在30～40m/s。抽汽口应采取对称布置，以便使气流在汽缸内对称流动。由于非调整抽汽的蒸汽压力随总进汽量变化而变化，因此非调整抽汽要求比较稳定的抽汽量并与额定进汽量相适应。当抽汽量大于额定进汽量的25%时，为保证所要求的抽汽参数，应考虑对抽汽口后压力级的隔板堵塞一定数量的喷嘴，而这样就会影响到机组的发电功率。
1.2 汽缸开非调整抽汽口强度校核计算
      汽缸开非调整抽汽口通过热力计算确定后，应进行汽缸强度校核计算。在椭圆孔两端的轴向应力最大，因此其最大应力应小于汽缸材料的许用应力值。当轴向应力大于许用应力时，应改变开口形状，以降低应力值。
1.3 开孔工艺
      汽缸在开非调整抽汽口之前，应用超声波探伤仪对汽缸开孔处进行探伤，检查在开孔部位是否有裂纹或缺陷。如果发现裂纹或缺陷，应予消除或改变开孔位置。为避免在汽缸上加热而引起汽缸变形，汽缸开孔通常不采用气割，而是采用机械钻孔，然后修磨的方法。汽缸开孔完成后，即焊接抽汽口接管。接管材料应与汽缸材料一致，焊接工艺与焊条选择，应保证焊接质量，避免汽缸变形。因此，焊接抽汽接管时，要将汽缸预热，局部预热到250～300℃，并注意跟踪回火，保证汽缸不产生永久变形。
1.4 确定抽汽管路的合理布置
      抽汽管路的布置，应与基础、主蒸汽管路、高压加热器管路和汽封管路间留有工作距离，以便于抽汽口管路的焊接。同时，抽汽口下部的联络总管要有导向支架，允许前后、左右方向膨胀，避免汽缸及与之相连的抽汽管上因受热膨胀而引起的偏向应力。联络总管安装时要有一定的坡度，以便疏水。
1.5 开非调整抽汽口达到的主要技术指标
      根据目前已开非调整抽汽口机组的运行实践，开抽汽口后应能达到的技术经济指标见下表。

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2 低真空运行利用循环水供热
      凝汽式汽轮机低真空运行，利用循环水供热，60年代在前苏联已经运行，背压可提高到0.059～0.078MPa，冷却水出口的温度可达80～90℃。直接用循环水供热，减少了冷源损失，显著提高了凝汽式电厂的经济性。70年代以来，阜新发电厂、哈尔滨热电厂相继对25MW机组进行了低真空运行，真空降到0.04MPa。长春第一汽车厂动力分厂、长春发电厂也对3112型12MW机组进行低真空运行，真空降到0.043MPa，冷却水出口水温达到80℃。有的电厂在12MW机组低真空运行，排汽压力为0.02～0.03MPa，冷却水出口温度48～50℃，一台机组每小时可供热11.96GJ，供暖面积52万m²，发电煤耗为378g/kW•h，比纯凝工况运行煤耗降低40%以上。 
      凝汽式汽轮机低真空运行时，一方面由于减少冷源损失，另一方面由于提高背压运行，改变了汽轮机热力工况，使汽轮机长期在变工况下运行，对汽轮机的功率、效率、推力等都产生影响。随着真空的降低，功率下降，轴向推力增大，排汽温度升高，汽轮机辅机运行工况也都发生变化。
      凝汽式汽轮机组功率同蒸汽流量和理想焓降成正比。
即，N_i =G_o×H_o×η_i×η_j×η_d
式中：N_i——为发电机功率，MW；
G_o——为汽轮机进汽流量，t/h；
H_o——为理想焓降，kJ/kg；
η_i——为汽轮机内效率；
η_j——为机械效率，一般取0.98；
η_d——为发电机效率，一般取0.99。
      低真空运行时，由于真空降低，背压升高使理想焓降减少。在进汽量和效率不变的情况下，将使发电机功率降低。低真空运行是汽轮机运行的变工况，对冲动式汽轮机而言，真空降低将引起中间各级的级前压力提高。对于复速级由于级后压力提高，使该级焓降减少，相对内效率下降，功率下降显著；对于中间各级，由于级前、级后压力变化均改变，而压比、焓降变化不大，因而相对内效率变化不大，功率变化不大；对于末级和次末级，由于真空降低使焓降大幅降低，甚至变为负值，以致造成蒸汽流速急剧降低，蒸汽不但不做功，反而对转子旋转产生阻尼作用，使发电机功率降低。另外，由于低真空运行时，蒸汽没有充分膨胀，相对内效率也相应减少，从而使功率下降。

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