低真空循环水供热运行调整

摘  要：本选题主要研究汽轮机低真空循环水供热对机组安全运行的影响及供热调节。在目前我公司循环水供热面积有限的情况下，通过采用合理的运行方式保证机组安全运行和满足热用户的爱暖需求。

关键词：低真空供热，凝汽器，尖峰加热器，运行调整

 

新华热电低真空循环水供热采用凝汽器和尖峰加热器对用户供热，为了回收后汽缸末级排汽放出的热量，系统改进后凝汽器的冷却水采用热网回水，即将热网回水送入1#机凝汽器冷却水的入口管道，经过1#机凝汽器管束完成热交换后，从1#机凝汽器冷却水出口管路流出，进入热网循环泵，经过热网加热器送入热网供水管线。

这种供热方式的优点是由于采用凝汽器和尖峰加热器两级加热，可以保证热网供水温度的提高。同时，由于进入尖峰加热器的热网水已经经过了凝汽器的加热，尖峰加热器入口温度升高，尖峰加热器的抽汽量减少，汽轮机电功率和排汽量均增大。此外，由于借助于凝汽器与尖峰加热器联合加热，对于供热温度能有较好地保障，而且也有利于凝汽器的安全运行。

1. 循环水供热系统调节

汽轮机、凝汽器机组在低真空供热方式运行时，汽轮机处于以热定电的运行状态，当热用户的供暖负荷发生变化时，应采取相应措施来调节机组热负荷的大小，汽轮机的发电功率也随之改变。在循环水量和供热面积的一定的条件下，当需要较高的供热水温时，可适当增加汽轮机的电负荷，从而增加汽轮机的进汽量，真空也相应降低。为了满足尖峰供热负荷的需要，利用系统中设置的尖峰加热器，在尖峰负荷时通过尖峰加热器对循环水进行二次加热，以满足尖峰供热负荷的要求；当需要较低的供热水温时，可以减少汽轮机的电负荷，从而减少汽轮机的排汽量，真空相应升高；当循环水达到一定温度要求而保持不变时，保持电负荷不变，排真空亦不变。

2. 汽轮机低真空运行存在的问题

汽轮机低真空运行时，一方面由于减少冷源损失，另一方面由于提高背压运行，改变了汽轮机热力工况，使汽轮机长期在变工况下运行，对汽轮机的功率、效率、差胀等都产生影响。

低真空运行对功率的影响：低真空运行时，由于真空低，背压升高使理想焓降减少，在进汽量和效率不变的情况下，使发电机功率降低。真空减低将引起中间各级的级前压力提高。对于复速级由于级后压力提高，使该级焓降减少，相对内效率下降，功率下降显著；对于中间各级，由于级前、级后压力变化均改变，而压比、焓降变化不大，因而相对内效率变化不大，功率变化不大；对于末级和次末级，由于真空降低使焓降大幅降低，甚至变为负值，以致造成蒸汽流速急剧降低，蒸汽不但不做功，反而对转子旋转产生阻尼作用，使发电机功率降低。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，从而使效率下降。

低真空运行对轴向推力的影响：汽轮机转子的轴向推力是有动叶前后的压差和蒸汽在动叶内动量变化产生的推力、叶轮前后压差作用产生的推力以及静推力几部分组成，当汽轮机低真空运行时，这些推力将受到影响。轴向推力随着背压的增加而增大，因轴向推力增大，可能引起推力轴承过负荷，轴瓦乌金温度升高。为了保证机组安全运行，可以采取降低前端汽封压力，增加叶轮平衡孔面积和拆除末级等方法减少轴向推力。但是，从目前机组运行情况看，轴向推力的增加，仍然在机组推力轴承安全运行的范围内，仍能保证安全运行。

低真空运行对机组差胀的影响：做为抽汽供热机组，抽汽量越大，机组差胀就越小，冬季供热期间，机组抽汽量较大，差胀值较小。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，转子膨胀未变化的情况下，差胀减小，从而改变了通流部分的动静间隙。汽缸以后缸中心为零点向前膨胀，转子以推力轴承为零点向后伸长，但由于温度变化不大，动静间隙的变化不致于产生摩擦和振动，汽缸和凝汽器的膨胀则因排汽温度的升高而增大，汽缸的膨胀将会因与转子的相对变化从而引起通流部分动静间隙改变，或在热应力作用下发生变形，造成接合连接螺栓松动或变形，甚至造成机组剧烈振动，

以及破坏接合面严密性。就现在机组低真空运行情况来看，对差胀有一定影响。

低真空运行对凝汽器的影响：低真空运行时，汽轮机总的焓降减少，并且焓降的减少主要发生在最末几级。此时若保持流量不变，汽轮机的功率将减小；如果维持功率不变，则流量增加。此外凝汽器的膨胀因排汽温度升高而增加，将引起，将引起后汽缸及轴承座等部件受热膨胀，使机组中心发生变化造成振动；使凝汽器温度上升，铜管可能膨胀过大而泄漏，后汽缸温度过高而变形；在运行中严格控制机组真空，调整排汽温度小于60℃，凝汽器膨胀量甚小就不会发生上述现象。

3. 尖峰加热器与凝汽器供热热量对比

3.1 尖峰加热器单独供热

当尖峰站加热器单独运行，供水温度达到45℃，回水温度39℃能够满足供热公司及热用户需求。尖峰站加热器所用汽轮机二抽蒸汽参数为压力0.6MPa  温度232℃  流量30t/h，查焓熵图得出加热蒸汽焓值为2802 kj/kg，加热器疏水为45℃焓值为188kj/kg。计算出实际供热面积为：

放热量＝30000kg×（3000 kj/kg -188 kj/kg）

       ＝84.36GJ

供热面积＝78.42×109/3600/40

        ＝544583m ²

 

3.2 凝汽器投入供热

1#机目前的运行工况为四段抽汽供汽量达到最大，旋转隔板完全关闭，后汽缸排汽即凝汽器的进汽量为最小50t/h，温度为78℃；查焓熵图后汽缸排汽的焓值为2638 kj/kg，通过凝汽器放热凝结后凝结水的温度为45℃，对应焓值为188kj/kg，计算出1#机最小排汽可供热用户面积为：

放热量＝50000kg×（2802 kj/kg -188 kj/kg）

      ＝122.5GJ

供热面积＝122.5×109/3600/40

        ＝850694 m ²

得出结论：1#机最小排汽量即凝汽器最小负荷所带供热面积85.0694万平方米，远远大于实际热用户面积54.4583万平方米。

3.3  1#机凝结器投入供热运行

2015年12月1日16:50分1#机循环水由单侧热网水切换为双侧热网水运行。切换十九小时后尖峰换热站回水温度47.44℃  尖峰换热站出水温度53.75℃，1#机真空-82.63KPa，差胀为0.10 mm。 12月3日8:30分切换为单侧循环水运行。由表1可以看出1#机凝汽器双侧投入供热运行一段时间后，机组主要参数发生较大变化，无法保证机组安全运行。

通过供热计算及实际运行分析，总结尖峰站所带热用户面积较小，供回水温差6℃。1#机凝汽器双边投入热网水运行后，短时间内回水温度升至40℃以上，超出设计要求，无法得到有效控制，影响机组安全运行。在目前供热面积有限的情况下，循环水供热不支持凝汽器双侧投入运行。12月29日通过对投运以来存在的问题进行整改，1#机凝汽器单侧投入热网水，通过调整真空破坏门，降低机组真空，提高排汽温度，达到调节供水温度的目的。由表2 可以看出1#机凝汽器单侧热网水投入运行机组主要参数可得到有效控制。

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