于守立 王莉

1 前言

凝汽式汽輪機(jī)改低真空運(yùn)行供熱，在我國(guó)北方采暖地區(qū)火電廠應(yīng)用較廣泛。但在干熄焦余熱發(fā)電項(xiàng)目中還未得到廣泛應(yīng)用（據(jù)了解，目前全國(guó)只有山東某單位運(yùn)行）。

凝汽式汽輪機(jī)改低真空運(yùn)行供熱，基本上消除了電廠的冷源損失，可使凝汽式汽輪機(jī)的熱效率由原來(lái)的接近40%提高到90%以上。同時(shí)，由于低真空運(yùn)行只是汽輪機(jī)的特殊變工況，因此，對(duì)汽輪機(jī)本體改動(dòng)不大，在低真空運(yùn)行和正常額定純凝汽工況運(yùn)行之間，可以很方便的轉(zhuǎn)換。但是，凝汽機(jī)組在低真空運(yùn)行期間，其發(fā)電量受供熱量大小的直接影響。同時(shí)，在干熄焦余熱發(fā)電項(xiàng)目中因汽機(jī)低真空運(yùn)行，凝結(jié)水溫度升高，造成進(jìn)入熱管換熱器（或副省煤器）的凝結(jié)水由正常的40℃上升至70℃以上。所以，冬季采暖期間需要加大氣料比來(lái)保證熱管換熱器（或副省煤器）出口循環(huán)氣體溫度。

汽輪機(jī)循環(huán)水冬季供暖扣除發(fā)電量的損失、維修費(fèi)用以及供熱時(shí)的熱損耗，其經(jīng)濟(jì)效益仍非常可觀。

2 火電廠循環(huán)水供熱原理及應(yīng)用

凝汽式汽輪機(jī)改低真空運(yùn)行供熱，簡(jiǎn)而言之就是把熱用戶的暖氣片當(dāng)作冷卻設(shè)備使用。機(jī)組本體無(wú)大的改造，只是將凝汽器入口管和出口管接入循環(huán)水供熱系統(tǒng)。循環(huán)水經(jīng)凝汽器加熱后，由熱網(wǎng)泵將升溫后的熱水注入熱網(wǎng)。為加大供熱能力，可在凝汽器出口之后加裝尖峰熱網(wǎng)加熱器，利用新蒸汽或其它熱源加熱熱網(wǎng)水。為保證機(jī)組低真空的安全運(yùn)行，在熱用戶處要采取適當(dāng)?shù)拇胧?，使熱網(wǎng)回水溫度一般低于50℃。

現(xiàn)以沈陽(yáng)電廠N25-3.43型汽輪機(jī)（中溫中壓機(jī)組）低真空運(yùn)行實(shí)踐為例，對(duì)低真空運(yùn)行機(jī)組的系統(tǒng)和結(jié)果做如下介紹：

表1 N25-3.43型汽輪機(jī)設(shè)備概況

沈陽(yáng)某電廠兩臺(tái)N25-3.43型汽輪機(jī)，冬季改低真空運(yùn)行，其機(jī)組的循環(huán)水系統(tǒng)勿需做大的改動(dòng)，只是在凝汽器入口管和出口管上接入循環(huán)水供熱系統(tǒng)。二臺(tái)機(jī)的循環(huán)水經(jīng)凝汽器加熱后，引至聯(lián)絡(luò)管進(jìn)入熱網(wǎng)水泵升壓。

升壓后的循環(huán)水，既可直接輸送至熱用戶，也可通過(guò)尖峰熱網(wǎng)加熱器加熱后輸送至熱用戶。

熱網(wǎng)水泵出入口之間裝了再循環(huán)管，作啟動(dòng)試運(yùn)行時(shí)再循環(huán)使用。

循環(huán)水泵出口門未加堵板，機(jī)組低真空運(yùn)行利用循環(huán)水向外供熱時(shí)，只需切換閥門，不必停機(jī)。

熱網(wǎng)水泵裝在凝汽器出口管路側(cè)（布置在汽機(jī)房0m標(biāo)高位置）使凝汽器不承受較高的壓力，凝汽器所承受的是0.1MPa左右的采暖回水壓力，它和凝氣發(fā)電時(shí)承受的循環(huán)水泵出口壓力基本相當(dāng)。

為防止熱用戶暖氣片和凝汽器銅管結(jié)垢，影響傳熱效果，補(bǔ)充水應(yīng)采用化學(xué)軟化水。

補(bǔ)充水按供水量的3%考慮。另外還接入了工業(yè)水，作事故緊急補(bǔ)水，其水量為總供水量的3%。所有補(bǔ)充水（化學(xué)軟化水、工業(yè)水）都接到凝汽器入口側(cè)。

改機(jī)的冷油器和空氣冷卻器所用的冷卻水，當(dāng)一臺(tái)機(jī)組供熱時(shí)，由另一臺(tái)機(jī)組的循環(huán)水供給；當(dāng)兩臺(tái)機(jī)組供熱時(shí)，單獨(dú)為此設(shè)置三臺(tái)離心泵，其中一臺(tái)備用，供冷油器、空氣冷卻器用；原有的冷卻塔水池作為循環(huán)水的涼水池。

回水壓力：需考慮凝汽器的阻力損失，凝汽器循環(huán)水出口頂高度，熱網(wǎng)水泵的入口阻力損失，回水壓力必須保證熱網(wǎng)水泵的正常供水的壓力。

表2 N25-3.43型機(jī)組技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較詳見(jiàn)表

N25-3.43型汽輪機(jī)改循環(huán)水供熱后，使熱電廠的燃料利用系數(shù)由凝氣發(fā)電時(shí)的26%，提高到87%。

3 干熄焦系統(tǒng)采用循環(huán)水供熱技術(shù)的可行性分析

干熄焦系統(tǒng)中因其蒸汽產(chǎn)量的不穩(wěn)定性以及汽機(jī)凝結(jié)水還需冷卻循環(huán)氣體的特殊性，所以相對(duì)于火電廠來(lái)說(shuō)增加了一定的操作難度，與火電廠汽機(jī)循環(huán)水供熱的原理是一致的。

現(xiàn)就河北某單位160t/h干熄焦工程中C25-8.83/0.981型汽輪機(jī)作如下分析：

本工程建設(shè)汽輪發(fā)電站一座與160t/h干熄焦相配套，根據(jù)建設(shè)方要求，正常情況下干熄焦鍋爐所產(chǎn)蒸汽全部用于發(fā)電，當(dāng)廠區(qū)管網(wǎng)供汽故障時(shí)，汽機(jī)需抽P=0.981MPa蒸汽50t/h，故汽機(jī)選型為抽凝式，但一般正常情況下汽機(jī)按純凝工況運(yùn)行。為此，汽輪發(fā)電站內(nèi)設(shè)1臺(tái)C25-8.83/0.981抽凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組，N=25000kW，相應(yīng)地配置了1臺(tái)QFW-25-2型發(fā)電機(jī)，其額定功率N=25000kW，額定電壓U=10.5kV。

根據(jù)當(dāng)?shù)毓峋o張的情況，汽輪機(jī)凝汽器的循環(huán)水按供暖設(shè)計(jì)，供水溫度按70℃設(shè)計(jì)、回水溫度按60℃設(shè)計(jì)。各經(jīng)濟(jì)參數(shù)計(jì)算如下：

（1）非采暖期間，純凝運(yùn)行發(fā)電量為：84000/3.6=23333kW/h

（2）采暖期間發(fā)電量為：23333kW/h-84×[1000×（ik-i）/3600]×1.05

=23333-84×[（2635.391-2561.591）/3.600]×1.05

=21525kW/h

其中ik-75℃時(shí)（壓力0.0385MPa）飽和蒸汽焓值；i-壓力0.005MPa時(shí)（溫度為33℃）飽和蒸汽焓值。

（3）循環(huán)水量計(jì)算

DC（hc-hc1）=Dw（hw2-hw1）則 Dw=84000 ×2321.455/41.87=4657325kg=4657.325t

其中 DC：蒸汽流量 kg/h；Dw：冷卻水量、hc：排氣焓值；hc1飽和凝結(jié)水焓值；hw2：冷卻水出口焓值；hw1：冷卻水進(jìn)口焓值。

（4）供熱量計(jì)算

G=Dw×41.87=195002220kJ

（5）供熱面積計(jì)算

A=G×（1-0.05）/75W×3.6kJ/W=722230m2（居民建筑物，如給工業(yè)建筑物供熱則面積減半）；

本站汽輪發(fā)電機(jī)組的檢修與對(duì)應(yīng)干熄焦鍋爐同步，即每臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組年運(yùn)行時(shí)間為8280h，檢修時(shí)間為480h。

圖1 循環(huán)水供熱原則性系統(tǒng)圖

4 結(jié)論

綜上汽輪機(jī)循環(huán)水冬季供暖經(jīng)濟(jì)效益非常可觀，扣除發(fā)電量的損失、維修費(fèi)用以及供熱時(shí)的熱損耗，每個(gè)冬季都可盈利過(guò)千萬(wàn)元。

根據(jù)相應(yīng)帶來(lái)的影響建議如下：

（1）供熱循環(huán)水溫度不要太高，最好運(yùn)行時(shí)控制在60℃供熱，50℃回水。

（2）采暖期過(guò)后汽輪機(jī)需要大修時(shí)最好安排與干熄焦大修同步進(jìn)行。