汽轮机低真空供热改造设计及运行分析

刘博

国家能源集团国电吉林江南热电有限公司 吉林吉林 132000

城镇化建设不断加快的背景下，生产和生活用热用冷问题越来越严峻，存在热源极度短缺的问题。某些供热技术因为各方面的原因存在余热不能有效利用的问题，进而引起热资源的浪费和短缺。以下是笔者对汽轮机低真空供热改造设计的分析情况，希望可解决余热资源利用率不高，热资源短缺等问题。

1 汽轮机低真空循环水供热原理分析

凝气式汽轮机在工业生产中使用的频率较高，该类型的汽轮机热量主要来源于锅炉产生的蒸汽，其中一部分的蒸汽会在汽轮机中做功，转化成电能，还有一部分的蒸汽会散发到外界，其中通过凉水塔散失的热量可达到70%。面对如此大的热量散失，需要加强对汽轮机真空改造，目的是减少热量散失，将热量利用率提升。现阶段汽轮机真空改造的主要方案是将设备排汽压力和排汽温度提升，进而将循坏水的问题提升，从而满足居民采暖的要求。但是此种改造方案会出现背压升高，凝汽器真空度降低的情况，因此也存在明显的不足。在汽轮机低真空循环水供热改造后可以形成新的热交换系统，如“排汽余热—热网循环水”交换。此种改造模式下凝汽器向回水加热器转换，用户转变成了冷却塔，在此基础上形成了新的循环水路，此种改造方案可将余热尽可能的利用，能有效解决热量过度散失等问题。非采暖期，汽轮机恢复到纯凝工况运行状态，热网加热器和热网循环泵停止运行，冷却塔和原循环水泵恢复到之前运行状态[1]。

2 汽轮机低真空改造案例分析

本次分析对象为某钢铁集团14MW汽轮机低真空改造，对其进行循环供热水的改造，其具体的改造方案如下分析。

2.1 确定汽轮机低真空改造方案

（1）促使凝汽器向承压式凝汽器转换。纯凝工况转化为低真空工况，原有的设备运行指标会发生明显的变化，如凝汽器运行时的温度以及汽水压力等，若之前的凝汽器在不加改造的情况下，很难正常运行，因此需要对其进行改造，保障凝汽器的正常运行。其中纯凝工况耗费成本较小，因而具有较高的经济性，低真空工况的安全系数较高，运行更加安全。（2）将喷水降温装置安装在汽轮机后气缸处。在没有安装喷水降温装置的情况下，汽轮机在排汽温度较高的情况下，会影响正常设备的正常运行，容易引发汽轮机故障。因此为了解决以上问题需要将反水降温装置安装在后汽缸处，在自动阀的控制下，启动喷水降温装置的标准为排汽温度大于75℃时，该装置停止运行的标准为排汽温度低于75℃[2]。（3）凝汽器水侧回路系统中接入热网循环水。此种改造方案主要是对双路双流程循环水管路的改造，将出DN500管道、采暖热网系统分别与原循环水供、回水母管相连接。为了实现对汽轮机DCS系统的有效控制可借助电动DN500阀门。经过改造后的循环水供热系统与冷却塔之间呈现并联的连接模式，可减轻水和点的耗用量减少。（4）在原凉水塔基础上构建开式水循环冷却系统。开式水循环冷却系统的建立可冷却冷油器、空冷器。尤其是在冬季，循环水系统停止运行，要进一步改造冷油器、空冷器。将开式循环水泵安装上去，数量为两台，可借助该装置的升压作用，向原冷却水用户引入循环水，随后将其排入冷水塔储水池，达到循环降温利用的效果。

2.1.5 水温调节系统和降温装置设置在热网回水至凝汽器入口处

掺凉泵在热网回水温度升高的情况下被启动，采暖回水管中纳入冷却塔水池里的低温水，可将凝汽器回水温度降低。纳入后的水可在泄水电动调节阀控制下，进入冷却塔，其中泄水阀的开度有系统水压自动调节控制，可保障凝汽器的正常运行，将循环水压力控制在合理范围[3]。

2.1.6 组建汽水换热站

汽水换热站组建后要将备用蒸汽引入，以便可以在汽轮机故障时，不耽误正常使用，继续供给热源。

2.2 改造后的汽轮机低真空供热技术运行分析

改造后的汽轮机低空供热技术在煤炭的使用量上更加节约。根据实际调查分析可知，对14MW汽轮机低真空循环水供热技术进行改造后汽缸排气温度升到较快，70℃为最高温度标准，在排汽加热循环冷却水的辅助下，温度可以达到65℃，随后经过换热站的作用可将热量输送到采暖的各个片区。此种改造方案可最大化的利用循环水余热，增强居民采暖效果。在汽轮机系统平稳运行的情况下，保障居民采暖效果[4]。其中低真空改造前后汽机参数见表1。

表1 低真空改造前后汽机参数

由上图可知，改造后的汽轮机低真空供热系统，消耗的煤炭量极大减少，但是相比改造前余热的使用率明显提升，由此可见此种改造方案可极大提升热资源的利用率，提高余热的利用效率[5]。

3 结语

综上所述，汽轮机低真空供热系统经过改造可将汽轮机排汽余热得到充分的利用，能明显增大余热的利用率，加快了能源梯级利用的实现，可将热电厂的供热能力明显提升，对电厂能源综合利用率的提升有重要意义，此外还能在节约能源使用的基础上，加强对生态环境的保护。由此可见汽轮机低真空供热技术的改造具有较高的社会效益和经济效益，今后的发展前景较为广阔，值得人们分析研究。