汽輪機凝汽器中冷卻水低真空如何進行凝汽器換管改造？
汽輪機凝汽器中采用水蒸汽循環(huán)的熱力發(fā)電是我國生產(chǎn)電能的主要工程方法,但是這種方法的能源利用率沒有超過40%,其中主要的熱損失是通過凝汽器排向自然環(huán)境的汽輪機冷源損失,雖然,這部分冷源損失由于品位很低不能繼續(xù)轉(zhuǎn)換成機械能,但是,利用其供應采暖量是完全可以的,實質(zhì)上是適當提高汽輪機排汽壓力,即凝汽器換管改造低真空,提高排汽溫度,將轉(zhuǎn)換機械工之后的低品位熱能用于采暖、供熱,也就是將采暖用戶當作熱力發(fā)電機組的冷源,并向其排放廢熱,從而,改造后的抽汽式汽輪機沒有冷源熱損失,成為完全的熱電聯(lián)產(chǎn)供熱機組,節(jié)能效果顯著。
國家節(jié)能減排近期規(guī)劃是,到“十一五”末萬元GDP能耗降低20%,這個規(guī)劃的完成是靠每個耗能企業(yè)和能源生產(chǎn)企業(yè)共同努力的結(jié)果。中國以煤炭作為主要的能源,現(xiàn)在每年要開采48億噸標準煤,其中大部分被發(fā)電廠、熱電廠和工業(yè)鍋爐燃燒掉了,所以,無論從減少本企業(yè)生產(chǎn)成本,還是完成國家節(jié)能減排規(guī)劃,凝汽器換管改造技術改造都是非常必要的,改造后不但產(chǎn)生節(jié)能減排效果,而且增加供熱能力。
這種運行方式可以將汽輪機的冷源損失加以利用,提高整個系統(tǒng)的運行經(jīng)濟性。但是,由于低真空供熱屬于汽輪機大幅度變工況運行,所以對于汽輪機本身的經(jīng)濟性和安全性會產(chǎn)生一定的影響。供熱系統(tǒng):加熱蒸汽部分的設備和管道不做改變。熱網(wǎng)回水首先通過凝汽器換管改造吸收CC12機組的排汽熱量,然后通過熱網(wǎng)循環(huán)水泵,再依次流經(jīng)基本熱網(wǎng)加熱器和尖峰熱網(wǎng)加熱器后達到115℃,對外供熱。
汽輪機經(jīng)濟指標計算：
①汽輪機電功率汽輪機電功率為Pei=(Σ11k=1Pik)ηmηg其中,Pi為汽輪機的內(nèi)率;ηm分別為汽輪機的機械效率和發(fā)電機效率。
②汽輪機的汽耗率汽輪機汽耗率:dd=PDe0l其中,D。為汽輪機主蒸汽流量。
③汽輪機熱耗率汽輪機熱耗率△Hi△Htq=dd(h0-hfw)其中,h0為主蒸汽的焓值;hfW為給水焓值。
④汽輪機級的相對內(nèi)效率汽輪機級的相對內(nèi)效率為ηris=△hi/△ht其中,△hi△ht分別為級的有效焓降和理想焓降。
⑤汽輪機整機的相對內(nèi)效率汽輪機的相對內(nèi)效率為ηri=△Hi/△Ht其中,△Hi△Ht分別為整個汽輪機的有效焓降和理想焓降。CC12汽輪機低真空供熱的安全經(jīng)濟性分析采用#1機凝汽器和#1、#2機低壓抽汽接老廠熱網(wǎng),#2機凝汽器接新廠熱網(wǎng)的低真空的運行方式,#3#4#5機背壓滿負荷運行,回水溫度50℃,供水溫度102℃。二、投入低真空供熱對汽輪機的影響：
①汽輪機低真空供熱對汽輪機電功率的影響汽輪機低真空運行(凝汽器雙面運行,冷卻水溫升10℃)時,由于真空降低,背壓升高使汽輪機的理想焓降減少,在汽輪機進汽量和相對內(nèi)效率不變的條件下,汽輪機的電功率減少。
②汽輪機低真空供熱對汽輪機軸向推力的影響通過對汽輪機軸向推力的詳細計算,發(fā)現(xiàn),在背壓升高的初期,其軸向推力逐漸減小,當背壓升高到一定程度后,汽輪機的軸向推力才開始增加。
③汽輪機低真空供熱時對汽缸膨脹量的影響汽輪機低真空供熱后,由于汽輪機排汽溫度升高,汽缸的膨脹量增大,從而改變了汽輪機通流部分的間隙,但對于CC12汽輪機,汽輪機低真空供熱后相對于現(xiàn)正常運行工況,#1汽輪機排汽溫度,最大升高了65.39-29.65=35.74℃,相應的汽缸膨脹量則增加了5.1-4.8=0.3mm。#2汽輪機排汽溫度,最大升高了65.49-29.65=35.84℃,相應的汽缸膨脹量則增加了5.2-4.8=0.4mm。不會對汽輪機通流部分間隙產(chǎn)生影響,保證了汽輪機正常運行。
④汽輪機低真空供熱對凝汽器換管改造冷卻管膨脹的影響汽輪機低真空供熱后,由于冷卻水流量變化不大,因此,冷卻水在凝汽器內(nèi)的流動速度幾乎不變。同時,由于凝汽器仍采用雙面運行方式,因此不會引起凝汽器換管改造冷卻水管的堵塞。
⑤汽輪機低真空供熱對汽輪機安全經(jīng)濟性的影響汽輪機低真空供熱對汽輪機安全經(jīng)濟性的影響較小,由于主蒸汽流量幾乎等于現(xiàn)運行工況下的主蒸汽流量,汽輪機電功率值幾乎不變,但汽輪機的相對內(nèi)效率提高,熱耗率降低。
凝汽器換管改造結(jié)果：
⑴通過對熱電廠CC12汽輪機低真空供熱的安全經(jīng)濟性評估,得到如下結(jié)論。
⑵采用1#機凝汽器和1#、2#機低抽汽接老廠熱網(wǎng),2#機凝汽器接新廠熱網(wǎng)的低真空運行方式；3#、4#、5#背壓機滿負荷運行,回水溫度50℃,供水溫度102℃.在采暖增加30萬平方米后,仍可保證背壓機的經(jīng)濟性。
⑶汽輪機低真空供熱的運行方式為保證在現(xiàn)有的主蒸汽流量、熱網(wǎng)水流量的條件下,保證冷卻水在凝汽器內(nèi)的溫升為10℃左右。此時,凝汽器的壓力將提高到0.02545～0.02556MPa,低壓抽汽量減少到39.97t/h。
⑷由于冷卻水流量變化不大,凝汽器仍保持原雙面運行方式,從而保證汽輪機低真空供熱后凝汽器內(nèi)冷卻水的流速,防止凝汽器冷卻水管堵塞。但由于低真空供熱后,冷卻水溫度升高,冷卻水結(jié)垢的可能性增大,因此,應注意對凝汽器結(jié)垢的監(jiān)測。
⑸汽輪機采用低真空供熱后,在供、回水溫度為50～102℃、冷卻水在凝汽器內(nèi)的溫升為10℃的條件下,汽輪機的排汽溫度為65.39～65.49℃,冷卻水在凝汽器出口溫度為60.0℃,低壓抽汽量為39.97T/H。同時,汽輪機排汽干度為0.94,沒有達到過熱蒸汽區(qū)。
⑹當汽輪機采用低真空供熱后,在冷卻水在凝汽器內(nèi)溫升為10℃時,汽輪機的軸向推力為85491.16～86066.64N,小于正常運行方式下最大調(diào)整抽汽量時的汽輪機軸向推力。因此,不會對汽輪機安全性產(chǎn)生影響。
⑺汽輪機低真空供熱后,相對于現(xiàn)正常運行工況,汽輪機排汽溫度最大升高了65.45-29.65=35.84℃,相應的汽缸膨脹量則增加了5.2-4.8=0.4mm,不會對汽輪機通流部分間隙產(chǎn)生影響。
⑻低真空供熱后,相對于現(xiàn)正常運行工況,凝汽器換管改造冷卻管膨脹量最大增加了3.3-0.7=2.6mm,不會對冷卻管與管板之間連接的密封性產(chǎn)生影響。
⑼汽輪機主蒸汽量由原正常運行工況的92t/h增加到了92.5～93.47t/h。這樣,不僅保證了冷卻水的出口溫度,而且相對于現(xiàn)運行工況,汽輪機電功率幾乎保持不變。(原設計工況計算電功率為15750KW,低壓抽汽量為52t/h；低真空供熱后,電功率為15761.83～15991.84KW,低壓抽汽量為39.979t/h)。同時,汽輪機熱耗率由現(xiàn)運行方式下的7190KJ/KWh降低到3842.61～3881.47KJ/KWh,降低了將近一半,同時,發(fā)電標準煤耗率也相應降低近一半。
⑽明年供熱面積達到520萬m2(比原來增加50萬m2)時,此種運行方式仍能安全運行,汽輪機熱耗率將進一步降低,經(jīng)濟效益更明顯。
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