供热机组高背压技术改造分析

李　凯，王亚梅，张海峰，蔡　磊，韦存海

(河北华电石家庄裕华热电有限公司，石家庄　051430)



供热机组高背压技术改造分析

李凯，王亚梅，张海峰，蔡磊，韦存海

(河北华电石家庄裕华热电有限公司，石家庄051430)

摘要：为降低机组冷源损失，介绍河北华电石家庄裕华热电有限公司2号机组高背压改造，从低压通流及轴瓦、凝汽器、给水泵汽轮机、热网管道、润滑油系统、化学精处理、冷却水系统等方面分析改造方案和措施，由改造效果可知该技术改造可保证高背压机组的安全运行。

关键词：高背压；供热；机组改造；经济调整

1改造前存在的问题

河北华电裕华热电有限公司(以下简称“裕华公司”)设计安装2台汽轮机，型号为亚临界、一次中间再热、凝汽式、双抽供热汽轮机，机组容量300 MW，于2009年初投产，单机额定供热抽汽流量为480 t/h，2台机组额定供热能力为640 MW。供热能力由640 MW提高到800 MW，初步解决供热能力不足的问题。

为了进一步提高裕华公司供热的安全可靠性，同时提高公司的经济效益，于2014年结合2号机组检修，进行了双背压双转子互换循环水供热改造，改造后2号机组凝汽器供热工况下背压升至45 kPa，低压缸排汽温度升至78 ℃，凝汽器冷却水采用热网循环水，流量为13 000 t/h左右，经过凝汽器加热，热网循环水温度由48 ℃提升至75 ℃，供热能力由640 MW提高到800 MW，初步解决供热能力不足的问题。

2高背压改造方案的确定

2.1低压缸双背压双转子互换

供热期间使用动静叶片级数相对减少，效率较高的低压转子，机组高背压运行；非供热期恢复至原纯凝工况运行，安全性较高。如果不换转子效率下降很多，电热比差，发电量少，排汽温度上升很多，叶片容易产生颤振，影响机组安全运行。

2.2凝汽器改造

适当增大换热面积以满足高背压条件下的换热需求，同时解决凝汽器水室承压、温度升高造成管束与壳体膨胀不均匀以及与低压缸之间的应力过大的问题。

2.3给水泵汽轮机改造

为能满足纯凝和高背压2种工况下安全经济运行，进行通流部分改造，更换全部高低压喷嘴、调整汽门、转子、隔板，增加排汽喷水减温系统。

2.4化学精处理改造

由于凝结水温度提高，更换适应高温的树脂，提高配套设施的冗余量和耐高温能力。

2.5热网循环水系统改造

满足热网改造后两级加热、流量、流速及管道膨胀要求。

2.6循环开式冷却水系统改造

由于原有的循环水系统停止运行，本机无法提供辅机设备所需的冷却水源，需要从邻机接引过来，为提高冷却系统安全性，另增加一路备用冷却水源。

2.7轴加系统与凝结水系统改造

保证采用热网循环水回水作为冷却水源后，大小机轴封供、回汽正常。从邻机凝结水系统接引增加备用喷淋减温水，防止超温。

2.8更改相应热工相关逻辑

低压缸排汽压力高报警供热期运行时更改定值为50 kPa。低压缸排汽压力高二报警供热期运行时更改定值为55 kPa。低压缸排汽压力高三报警供热期运行时更改定值为60 kPa。低压缸排汽压力供热期运行时更改定值为65 kPa，汽轮机跳闸。低压缸排汽温度高报警供热期运行时更改定值为84 ℃。

3机组改造效果

机组改造后运行参数见表1。

根据裕华公司以往供热期机组运行参数，热网供水温度最低为72 ℃，最高为94 ℃，平均回水温度为48 ℃，有利于高背压改造的安全性和经济性，凝汽器背压设计45 kPa，发电量最大可以达到270 MW，在锅炉蒸发量为980 t/h情况下，2号机组发电煤耗降低到150 g/kWh左右，热耗达到3 850 kJ/kWh以下，排汽冷源损失降至为零。

机组改造后典型工况的运行方式：2号机组蒸发量980 t/h、供热抽汽为零，热网水流量12 500 t/h、凝汽器循环水进水温度48 ℃，出水温度为75.7 ℃，供热量达到413.6 MW，发电功率为272 MW。此时当1号机组供热抽汽量为480 t/h时，热网供水温度可达到98.4 ℃，可以满足较冷气候条件下的供热需求。当天气极冷时，2号机组通过增大供热抽汽量，减少低压缸的排汽量，同时配合减小热网水流量的方法，提高热网水温度加大热网供热量。此时热网水流量从12 500 t/h减小到9 500 t/h时，2号机组在锅炉蒸发量不变的情况下，抽汽量为420 t/h，凝汽器供热量为195.56 MW，供热量会从413.6 MW提高到480.7 MW，增加67.1 MW，出水温度可达到103.2 ℃，发电功率从272 MW减少到205 MW。当1号机组抽汽480 t/h时，此时供水温度进一步提高到130 ℃，完全可以满足极冷气候条件对供热的需求，总供热负荷达到800 MW。

表1机组改造后运行参数

名称设计工况1设计工况2实际工况1实际工况2电负荷/MW273.598240.053250230主蒸汽流量/(t·h-1)980.004980.004980980主蒸汽压力/MPa(a)16.716.716.716.7主蒸汽温度/℃537537537537再热蒸汽压力/MPa(a)3.4153.323.123.22再热蒸汽温度/℃537537537537中压排汽压力/MPa(a)0.7070.430.70.43中低压联通管调整抽汽量/(t·h-1)03000300低压缸排汽量/(t·h-1)619.925331.755——排汽压力/kPa(a)454541.8819.55排汽温度/℃78.7478.747660.5调节级压力/MPa(a)12.0311.991211.7调节级温度/℃516.6516.05452443一段抽汽压力/MPa(a)6.386.3046.495.96一段抽汽温度/℃392.9391.3392388二段抽汽压力/MPa(a)3.7943.6893.713.22二段抽汽温度/℃325.3322321310三段抽汽压力/MPa(a)1.8251.6841.881.59三段抽汽温度/℃441.1433.7450450

4改造后注意事项

4.1设备启停

启动挂闸前确认低压缸喷水两路全部开启(该公司低压缸排汽处新增一路凝结水供水的低压缸喷水)。更换转子后，整个轴系临界转速可能有变化，注意监视振动、瓦温；并网、带负荷至正常期间注意事项：高背压机组在挂闸、冲转期间真空不应高于20 kPa，随着机组电负荷的增加，低压缸进汽流量增大，机组凝汽器真空才会跟着逐渐降低，虽然真空数值不超限，但由于流量低也应注意按防颤振软件提示内容及时进行调整；主蒸汽流量达到580 t/h时方能投运中压缸抽汽供热。

4.2经济安全调整

供热初期及末期：2号机组高背压运行供热，1号机组纯凝运行；随着供热量增大，2号机组高背压运行不能满足热网需求，1号机组热网再投入抽汽；如果供热不足需要增加供热量(发电会减少，效益降低)，可以适当减少热网循环水量，增加2号机组热网抽汽量，以达到要求的供水温度，达到增加供热量的目的。2号机组按照以热定电的原则，机组协调控制方式高背压运行，正常运行负荷在250～260 MW，除供热初末期外，基本满负荷运行。根据机组运行情况及回水温度情况进行调整，要有一定的预见性，尽量保持回水温度不大于50 ℃，否则影响电负荷，降低经济效益。

若1号机组故障停机时，2号机组及时投入热网抽汽，保证单机运行最大供热量；可减少热网循环水量(关小进低压缸进汽调门)，增大中压缸排汽至热网加热器抽汽量。若2号机组故障停机时，维持凝汽器水侧正常运行，值长及时联系省调，1号机组带最大抽汽量运行，确保单机运行最大供热量；若2号机组凝汽器水侧发生故障不能投入凝汽器水侧，应及时打开循环水供热总切换阀，回水通过5台热网循环水泵升压后进入2号机组、1号机组热网加热器，供水至热网系统。

4.3设备运行

必须保证外网有充足的换热能力，充分体现高背压供热工况的经济效益；必须保证回水温度可控，才能保证机组高背压安全稳定运行。低压缸在强扰动气流中长期运行，会产生疲劳破坏。所以在运行中进行监测尽量躲避机组进入颤振工况，安装防颤振软件，在机组启停、运行时实时监督，保证低压叶片的安全，低压缸进汽表压力与真空关系见图1。

图1　变负荷动应力曲线

调整热网管网阀门操作时要缓慢操作，以保证供、回水压力不出现大幅波动，保证热网循环水回水压力不得低于0.25 MPa，不得超过0.35 MPa。 真空泵由于压差增大，抽气量明显增大，虽然溢流管道进行加粗，但仍存在分离器水位高的现象，且由于持续溢流造成了少量热量和工质损失，需要进一步进行技术改造。 高背压方式投入运行后，随着电负荷的增加，低压缸进汽流量增大，机组凝汽器真空也会跟着逐渐降低，应注意在加负荷过程中，若出现“背压超限”报警应及时启动备用真空泵提高机组真空，必要时手动开大低压缸喷水减温调阀，控制低压排汽温度<79 ℃来保护汽轮机末级叶片安全。双转子双背压改造投资偏大，变工况时，温度略有增加(85 ℃左右)，有的机组，本身抽汽量达不到要求的温度，天气极冷时仍需要其它机组抽汽提高供水温度。每年需要例行更换低压转子2次(检修工期每次约22天)。如果需要其他机组抽汽时，热电比变差。

5结束语

在保证外网有充足的换热能力，且保证外网回水温度、压力可控的前提下，可以保证高背压机组安全稳定运行，发电煤耗降低到150 g/kWh左右，热耗达到3 850 kJ/kWh以下，排汽冷源损失降至为零，明显提高了机组的经济性；总供热负荷达到800 MW，有效的提高了供热能力。

参考文献：

[1]赵常兴.汽轮机组技术手册[M].北京：中国电力出版社，2007.

[2]郑体宽.热力发电厂[M].北京：水利电力出版社，2001.

本文责任编辑：丁力

Reformation Analysis on High Back Pressure Technology of Thermal Power Plant

Li Kai,Wang Yamei,Zhang Haifeng,Cai Lei,Wei Cunhai

(Hebei Huadian Shijiazhuang Yuhua Thermal Power Co.Ltd.,Shijiazhuang,051430,China)

Abstract:For reducing unit cold energy loss,this paper introduces high back pressure reformation of No.2 Unit in Hebei Huadian Shijiazhuang Yuhua Thermal Company, analyzes the reformation project and measures from low pressure flow-through and bearing bush,condenser,feed-water turbine,heat supply network, lubricating oil system,and so on,the reformation result knows that this reformation can ensure safe operation of high back pressure.

Key words:high back pressure;heat-supply;unit reformation;economic adjustment

收稿日期：2016-03-12

作者简介：李凯(1974-)，男，工程师，主要从事电厂检修及管理工作。

中图分类号：TM621.4

文献标志码：B

文章编号：1001-9898(2016)03-0033-03