浅谈热电厂循环水供暖改造

王丽宏　戴春辉

【摘 要】热电厂抽凝机组汽轮机排汽潜热的凝汽损失被循环水带走经冷却塔散发到大气中，这部分冷源损失占整个热量的60%左右，是一个很大的浪费。利用抽凝机组凝汽余热进行低真空循环水供暖改造，可以有效回收机组余热，满足部分供热市场需求，提高机组的热效率，达到节能减排的目的。

【关键词】循环水；供暖改造；抽凝机组

0.前言

抽凝式汽轮机改造成低真空循环水供暖机组，是国家推广的重点节能技术之一，在我国北方地区得到广泛应用。2011年，国家计委、国家经贸委、建设部发布的《热电联产项目可行性研究技术规定》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暖符合国家现行有关规定。

在电力行业火力发电厂，综合热效率一般在35～40%之间，这说明燃料所产生的热量中有近60%损失掉了。这部分能量由于工质的品位较低，无法转换为电能，根据热电厂的情况，利用低真空循环水供暖，可使这部分能量得到充分利用。即在冬季采暖季节，利用循环水带走的大量汽化潜热进行供暖。若机组不改造，这部分热量将被循环水带走，并通过冷却塔将热量散发在大气中，白白浪费掉了。

采用循环水供暖可以提高汽轮机组的热效率，回收冷却塔的冷源损失，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（阜新发电厂、哈尔滨热电厂、长春发电厂等）陆续对部分汽轮机组进行低真空供热改造，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。

1.低真空循环水供暖改造对机组安全性的影响

抽凝式汽轮机低真空运行时，一方面减少了冷源损失，提高了机组热效率，另一方面由于提高了排汽温度，改变了汽轮机的热力工况，使汽轮机长期在变工况下运行，对汽轮机的功率、效率、推力、热膨胀、真空度等产生影响。随着真空降低，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，应认真对待，确保机组安全运行。

1.1低真空运行对功率的影响

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。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。

1.2低真空运行对轴向推力的影响

汽轮机转子的轴向推力是由动叶前后的压差和蒸汽在动叶内动量变化产生的推力、叶轮轮盘前后压差左右产生的推力以及静推力等几部分组成。汽轮机低真空运行时，会对机组的这些推力产生影响，但是从目前已进行低真空运行的机组运行情况看，轴向推力的增加，仍然在机组推力轴承安全运行的范围内，因此不会对机组安全构成威胁。由于推力最大值可能出现在纯凝工况运行下，因此低真空供暖最好不在纯凝工况下运行。另外在实际运行中，应随时注意推力的变化，发现异常及时处理。

1.3低真空运行对汽缸膨胀的影响

低真空运行时，由于背压提高，排汽温度升高，汽缸膨胀量增大，从而改变了通流部分的动静间隙，甚至使机组产生振动，但由于排汽温度比较设计值变化不大，就现有机组低真空运行情况看，对汽缸膨胀量影响不大。

1.4低真空运行对凝汽器的影响

低真空运行时，凝汽器变为循环水加热器，若一级网回水压力超过凝汽器承压能力，则凝汽器铜管及封头密封得不到保证，必须对凝汽器进行改造，更换铜管和凝汽器封头，使其能承受较高压力。为防止循环水在凝汽器铜管结垢影响传热效果，可以在回水管路上加装除污器，可以有效解决结垢问题。另外还可以用原来的胶球清洗装置定期进行清洗，防止结垢发生。低真空运行时，凝汽器的膨胀量因排汽温度升高而增加。不过因为膨胀量小，在已运行的机组中还没有对汽轮机的安全运行造成影响。

1.5低真空运行的切换

机组低真空运行切换有两种方式：一种是冷态切换，即在机组投运前，机组处于停运状态下，把循环水至冷却塔的闭路循环系统切换至外网供热系统，这种切换方法可靠但是必须停机进行。另一种是热态切换，即在机组运行状态下，把循环水至冷却塔的闭路循环系统切换至外网供热系统。这种方法切换时不必停机，只要操作得当，同样安全可靠。

2.低真空循环水供暖流程

抽凝机组改造为低真空运行后，凝汽器成为热水供热系统的基本加热器，原来的循环冷却水变成了供暖热媒，在热网系统中进行闭式循环，可有效利用汽轮机凝汽所释放的汽化潜热。当需要更高的供热温度时，则在尖峰加热器中进行二级加热。

尽管低压缸真空度提高后，在相同的进汽量条件下与纯凝工况相比，发电量减少了，并且汽轮机的相对内效率也有所下降，但因降低了热力循环中的冷源损失，系统总的热效率仍会有很大程度的提高。

3.总结

抽凝式汽轮机改造成低真空循环水供暖机组，可以降低冷源损失。它将不同品位的热能分级利用（即高品位的热能用于发电，低品位的热能用于集中供热），提高了能源的利用效率，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。冬季循环水供暖，夏季恢复为抽凝运行的机组，切换方便。此改造方法简单易行不需对现有汽轮机组及热网设备进行大的改动，而且设备运行安全可靠，改造费用较低，施工期短，且经多家电厂实际运行表明该技术安全可靠。此项改造完全符合国家产业政策及企业节能增效的长远利益，是一件利国利民的好事，是十分必要的。

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