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小型凝汽式电厂供热改造的探讨

时间:2022-03-06 15:10:12 浏览量:

                           (呼和浩特热电厂,内蒙古 呼和浩特 010030)
摘 要:文章探讨了凝汽式电厂改造为热电联产电厂的四种方法:开非调整抽汽口,利用抽汽供热;低真空运行,利用循环水供热;改为抽汽凝汽式汽轮机组,利用抽汽供热;改为背压式汽轮机组,利用排汽供热,并对其进行简要分析。
关键词:凝汽式电厂;供热改造
中图分类号:TM621.4   文献标识码:A   文章编号:1007—6921(2007)08—0089—01
     目前,世界上汽轮机初参数已达到超高参数(22.8MPa/600℃),乃至超临界参数(22.9MPa/600℃);汽轮机单抽功率达到800MW,双抽功率达到1 300MW。小型凝汽式汽轮机组技术经济指标差、煤耗高、效率低,逐渐将被停用。按照国家制定的能源政策,实现热电联产是节约能源、保护环境的有效措施。因此,对于小型凝汽式电厂,将凝汽式汽轮机改为热电联产机组是求得发展的有效途径。其供热改造的方法大致有四种:开非调整抽汽口利用抽汽;供热低真空运行利用循环水供热;改为抽汽凝汽式汽轮机利用抽汽供热;改为背压式汽轮机利用排汽供热。
1 开非调整抽汽口利用抽汽供热
      凝汽式汽轮机开非调整抽汽口是凝汽式机组供热改造的最简单方式,国内已有许多凝汽式电厂进行了改造,效果非常显著。
1.1 抽汽口位置、形状和尺寸的确定
      非调整抽汽口的位置、形状和尺寸的确定,要根据抽汽参数、抽汽量来决定。限于凝汽式汽轮机结构布置和轴向尺寸的限制,一般非调整抽汽口均开在前缸复速级后,多在前缸下部开孔,也可在上部开孔。为减少孔口在圆周方向上的长度,开孔多为椭圆形。其开孔尺寸根据抽汽参数、抽汽量和蒸汽流速计算确定。计算公式如下:
F=GV/Cμ
式中:F——为开孔面积,m2;
G——为抽汽量,kg/h;
V——为抽汽比容,m3/h;
C——为抽汽蒸汽流速,m/s;
μ——为阻力系数,一般取0.95。
      抽汽口蒸汽流速不宜选取太高,通常应保持在30~40m/s。抽汽口应采取对称布置,以便使气流在汽缸内对称流动。由于非调整抽汽的蒸汽压力随总进汽量变化而变化,因此非调整抽汽要求比较稳定的抽汽量并与额定进汽量相适应。当抽汽量大于额定进汽量的25%时,为保证所要求的抽汽参数,应考虑对抽汽口后压力级的隔板堵塞一定数量的喷嘴,而这样就会影响到机组的发电功率。
1.2 汽缸开非调整抽汽口强度校核计算
      汽缸开非调整抽汽口通过热力计算确定后,应进行汽缸强度校核计算。在椭圆孔两端的轴向应力最大,因此其最大应力应小于汽缸材料的许用应力值。当轴向应力大于许用应力时,应改变开口形状,以降低应力值。
1.3 开孔工艺
      汽缸在开非调整抽汽口之前,应用超声波探伤仪对汽缸开孔处进行探伤,检查在开孔部位是否有裂纹或缺陷。如果发现裂纹或缺陷,应予消除或改变开孔位置。为避免在汽缸上加热而引起汽缸变形,汽缸开孔通常不采用气割,而是采用机械钻孔,然后修磨的方法。汽缸开孔完成后,即焊接抽汽口接管。接管材料应与汽缸材料一致,焊接工艺与焊条选择,应保证焊接质量,避免汽缸变形。因此,焊接抽汽接管时,要将汽缸预热,局部预热到250~300℃,并注意跟踪回火,保证汽缸不产生永久变形。
1.4 确定抽汽管路的合理布置
      抽汽管路的布置,应与基础、主蒸汽管路、高压加热器管路和汽封管路间留有工作距离,以便于抽汽口管路的焊接。同时,抽汽口下部的联络总管要有导向支架,允许前后、左右方向膨胀,避免汽缸及与之相连的抽汽管上因受热膨胀而引起的偏向应力。联络总管安装时 要有一定的坡度,以便疏水。
1.5 开非调整抽汽口达到的主要技术指标
      根据目前已开非调整抽汽口机组的运行实践,开抽汽口后应能达到的技术经济指标见下表。


2 低真空运行利用循环水供热
      凝汽式汽轮机低真空运行,利用循环水供热,60年代在前苏联已经运行,背压可提高到0.059~0.078MPa,冷却水出口的温度可达80~90℃。直接用循环水供热,减少了冷源损失,显著提高了凝汽式电厂的经济性。70年代以来,阜新发电厂、哈尔滨热电厂相继对25MW机组进行了低真空运行,真空降到0.04MPa。长春第一汽车厂动力分厂、长春发电厂也对3112型12MW机组进行低真空运行,真空降到0.043MPa,冷却水出口水温达到80℃。有的电厂在12MW机组低真空运行,排汽压力为0.02~0.03MPa,冷却水出口温度48~50℃,一台机组每小时可供热11.96GJ,供暖面积52万m2,发电煤耗为378g/kW•h,比纯凝工况运行煤耗降低40%以上。 
      凝汽式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、推力等都产生影响。随着真空的降低,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。
      凝汽式汽轮机组功率同蒸汽流量和理想焓降成正比。
即,Ni =Go×Ho×ηi×ηj×ηd
式中:Ni——为发电机功率,MW;
Go——为汽轮机进汽流量,t/h;
Ho——为理想焓降,kJ/kg;
ηi——为汽轮机内效率;
ηj——为机械效率,一般取0.98;
ηd——为发电机效率,一般取0.99。
      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。低真空运行是汽轮机运行的变工况,对冲动式汽轮机而言,真空降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。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。

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