_凝汽式汽轮机改造为背压式汽轮机的方法及其节能效益

中国新技术新产品 2012NO 07 China New Technologies and Products中国新技术新产品 工 业 技 术 凝汽式汽轮机改造为背压式汽轮机的方法 及其节能效益 马海珊 浙江拓峰科技有限公司 浙江 杭州 310012 1 概述 就目前的实际情况来看 国内很多企业自 备电站和中小型电站所配备的抽凝式汽轮发 电机组都因为各种主客观因素的影响而长期 处于闲置状态 这些因素既包括煤 电价格矛 盾突出 企业因生产经营活动处于亏损状态而 不得不做出的选择 热要求参数与抽汽参数匹 配度不足 无法满足热需求而导致的长期闲 置 也包括因为凝汽发电部分比例过大 热效 率无法满足政策要求而导致的政策性停运 例 如 某热电有限责任公司的两台抽凝机组 就 因为煤电比例失衡 燃煤成本高于发电效益而 不得不将其停运 并通过减温减压对外供热来 弥补自身的经济损失 为了最大程度降低企业 的经济损失 发挥这些闲置机组在满足供热需 求方面的积极作用 公司将其改造成为背压式 汽轮机 并在实际工作中获得了满意的效果 2 实际案例 受某热电有限公司的委托 笔者所在单位 对该公司的一台 C15 4 9 0 981 型抽凝机组进 行改造 目标是将其改造成为仅供补水用的低 背压 小排汽抽背式汽轮机 在对改造工作进 行可行性研究的基础上 工作人员进行了改造 方案的论证和设备结构的设计 并完成了对于 气动热力的计算 最终在保留喷嘴数目和级数 的基础上明确了改后的结构形式 并对方案进 行了具体的实施 设备改造结束并投入运营数 月后 证明了改造工作的可行性 由于在改造 中 去掉了原有的循环水系统和冷凝器 所以 减少了循环水泵和冷源方面的能量损失 使机 组的热效率和热电比都得到了明显提升 真正 满足了 以热定电 的要求 与改造前的抽凝式 汽轮机相比 改造后的设备在满足相同供热需 求的同时 获得了更好的节能效益 有效的响 应了国家有关节能减排的号召 3 改造工作的实施 3 1 确保改造工作的科学与合理性 原有设备的尺寸和结构设计是根据抽凝 式汽轮机的使用需求进行的 所以与改造后的 使用需求之间存在着的很大的差异 原有设备 的排汽压力为 0 005828MPa 容积流量约为 1 3 106m3 h 1 处于高度真空的状态 末级对 通流面积的要求较高 所以叶片相对较长 在 改造成低背压 0 02MPa 小排汽量 10t h 1 抽背式汽轮机后 末级排汽的容积流量降低 为原来的 1 20 约为 0 065 106m3 h 1 所以对 于排汽管道尺寸 末级通流面积的要求都大幅 减小 另外 原机组的焓降理想值为 12222kJ kg 由 12 级构成 级数相对较多 改造后 焓降 理想值降低约 60 为 750kJ kg 各级理想焓 降按照最佳速比原则配置 对于级数的需求大 幅降低 因此要将后面的若干级数去除 改造后 汽轮机的背压和排汽温度都会增 加 后汽缸温度会因此上升 若采用后汽缸和 后轴承座一体结构 就必然会导致后轴承因上 扬而出现振动 降低机组的安全运行系数 为 了对这一问题进行解决 工作人员在去掉末级 叶轮车后将其改为轴套 并在被摘除隔板的位 置加设了专门设计的带轴封装置的隔热挡板 确保后汽缸始终处于合理的工作温度 若对外供汽的压力 0 5MPa 可将其改造 为背压式汽轮机 对外供热由排汽直接进行 若对外供汽压力和温度相对较高 对外供热则 需由原抽汽口进行 在保留其后若干级的基础 上 将压力通过少量的蒸汽控制在 0 2MPa 的 水平 以发挥降温的作用 利用原有的低加抽 汽口能够将排汽直接输入低压加热器当中 以 发挥其作为加热补水的作用 满足机组的自身 需求 在本次工作中 所采用的改造方案为 根 据原有的结构尺寸和当前的实际需求 重新进 行了相应的计算与设计 首先 通过计算对汽 轮机在改造后所需级数 抽汽口位置进行确 定 其次 按照设计及相关参数 对整体焓降进 行确定 再重新分配所保留各级的焓降 使各 级速比尽量处于最佳范围内 第三 逐级进行 更加全面的计算 最后 在满足各级冷却流量 的前提下 对不同的方案进行比较分析 确定 保留各级的喷嘴数和通流面积 并对多余喷嘴 进行处理 3 2 改造工作的具体实施 3 2 1 本体改造 隔热挡板采用了隔板的形式 水平中分为 上下两部分 接合面即为中分面 加工制作仍 按照原有的配合尺寸与隔板位置进行 由于改 造后 背压和漏汽量都会提高 所以对于汽封 轴的尺寸要求也大幅增加 为此 工作人员设 置了五道梳尺汽封 并在挡板加强筋的两侧位 置留置了疏水孔 以便凝结水能够在启动时被 排出 除末级外 拆除级均进行了叶根和叶轮 的保留 以防止出现槽道冲蚀的现象 去除喷 嘴的位置依据上下缸的温度均匀性来决定 转 子在改造后重新进行了动平衡 3 2 2 系统改造 系统的改造主要是在原有抽凝系统的设 计和布局上进行 所以改造的时间大幅缩短 改造费用也随之降低 有利于改造结束后的运 行操作 例如 对外供热仍沿用原有的一段抽 汽 同时在保留二 三段抽汽的基础上加设联 通阀 排气口选择为原有的三段抽汽口 对除 氧器和低压加热器进行补水的加热 若去除氧 器的抽汽压力在低负荷工况时有所不足 则可 将联通阀关闭 以原有的二段抽汽满足除氧器 的用汽供应 改造结束后 原凝汽器中的喷水 装置仍发挥对系统进行补水的作用 同时负责 原机组均压箱改道后往凝汽器中输入蒸汽和 隔热挡板汽封漏入蒸汽的凝结任务 凝结水会 通过水泵被先后输往低压加热器和除氧器 最 终被加热到 104 改造结束后 机组原有的两 台 27kW 射水抽汽器水泵和三台 280kW 循环 水泵被停用 4 效益分析 改造结束后 机组获得了很好的节能效果 与效益 经测算 热效率 热电比 煤耗 经济效 益等指标均得到了有效提升 4 1 热效率 在机组改造前后 均在 65t h 1 的条件下 对外供热 改造前后的热效率分别为 55 8 和 79 5 热效率提升了 23 7 使能量的利用更 加合理 4 2 热电比 在机组改造前后 均在 65t h 1 的条件下 对外供热 改造前后的热电比分别为 5 42 和 13 55 提升近 250 这主要是因为凝汽发电 部分被去除的原因 4 3 煤耗 在机组改造前后 均通过热值平均为 20935kJ kg 的原煤对发电的煤消耗量进行计 算 改造前后的煤耗分别为 553 6g kW h 1 和 166 2 g kW h 1 较大机组发电煤耗有了 较大幅度的下降 4 4 经济效益 按照每年运行 7000h 上网电价为 0 5 元 kW h 1 以及煤耗 发电效益进行比较 改 造前后的经济效益分别约为 240 万元和 1103 万元 经济收益增多近 870 万元 结语 进行背压式汽轮机的改造是特定历史和 现实条件下的一种折中之选 并不是节能的发 展方向 不过在当前的实际条件下 改造后机 组的经济 节能效益对于某些企业而言的确具 有一定的帮助 所以本次改造所获得的经验对 于解一时之急仍具有一定的指导和借鉴意义 参考文献 1 张玉峰 崔健锋 等 凝气或抽凝机改造为背 压机组的方法及效益 J 化肥工业 2010 5 46 48 52 2 王兴平 黄功文 汽轮机凝汽器双背压改造 的经济性探讨 J 发电设备 2010 4 241 243 3 张玉峰 管立君 等 中小型凝汽式或抽凝式 汽轮机改造成背压式汽轮机的一种新方法 J 节能技术 2008 3 167 1