低压缸“双背压双转子互换”循环水供热 技术研发与应用

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1、华电国际十里泉电厂140MW汽轮机低压缸“双背压双转子互换”循环水供热技术研发与应用内容提要：华电国际十里泉电厂#5机组（原125MW后经增容改造为140MW）于2011年经对低压缸及转子进行改造，实现了低压缸“双背压双转子互换”循环水供热，经一个冬季采暖期运行考验，其运行经济性和安全性均达到设计预期效果。通过热力试验验证：采暖供热期内发电煤耗率由纯凝工况时的353g/kWh,降至139g/kWh，降幅达214g/kWh。由于汽轮机排汽冷源损失完全被利用，汽轮机热效率则由41%上升至97%。一、循环水供热改造项目提出的背景在国家节能减排政策的鞭策和推动下，我国

2、西、北部广大采暖供热区域城市周边地区具备供热条件的发电企业，普遍采用纯凝机组改供热的方式参与城市集中供热。改造方法一般是采用中低压缸连通管打孔抽汽来实现；在上世纪80年代后期，也有一些小型（一般容量在25MW以下）汽轮发电机组采用纯背压或高背压循环水供热的先例，但规模一般较小。循环水供热改造项目提出的背景2009年9月，山东某发电厂率先在150MW机组实现了高背压循环水供热改造，经09至10年采暖供热期运行实践证明，该项改造在冬季采暖供热工况下取得了显著的经济效益。但唯一不足的是，汽轮机低压缸及转子经一次性改造后，尽管冬季采暖供热期能够实现高背压循环水供热，而

3、且具有显著经济性和安全性，但非采暖供热期机组运行工况严重恶化，机组出力、运行经济性、安全性均无法恢复到原纯凝工况，致使全年运行经济性无明显改善。循环水供热改造项目提出的背景在认真总结和深刻分析了150MW汽轮机改造成功的经验及存在的问题后，一致认为：大中型汽轮机实现高背压循环水供热技术上是可行的，但期望通过对低压缸及转子进行一次性改造，即可实现冬季高背压循环水供热，又能保证非供热期仍具有良好的运行经济性，从技术上是不可能实现的。、循环水供热改造项目提出的背景基于上述分析，提出了汽轮机低压缸“双背压双转子互换”循环水供热的改造理念。所谓的低压缸“双背压双转子互换

4、”循环水供热，即：在供热运行工况时，使用新设计的动静叶片级数相对减少的高背压低压转子，凝汽器运行高背压（40～45kPa），对应排汽温度提高至80℃左右，进行循环水供热；在非采暖期，再将原纯凝转子和末级、次末级隔板恢复，排汽背压恢复至原设计背压（4.9kPa），完全恢复至原纯凝机组运行工况。二、高背压循环水供热改造应具备的技术条件高背压循环水供热是在全部停用汽轮机冷端冷却设备（循环水泵、冷水塔），汽轮机排汽完全由城市热网循环水回水进行冷却而工作的，因此，城市热网循环水回水温度、流量及采暖热水管网总换热量是否满足汽轮机最大工况排汽冷却需要，是决定能否采用高背压循

5、环水供热技术方案的先决条件。高背压循环水供热改造应具备的技术条件以140MW汽轮机为例，在高背压抽凝工况下，汽轮机排汽量为195.25t/h；排汽总热量为142.727MW；再加中低压连通管抽汽通过热网加热器放出热量，热网循环水总吸热量可达207MW。通过热平衡计算，140MW机组改高背压循环水供热应满足下列三个条件：1、城市热网供热面积不小于460×104㎡；2、热网循环水流量应大于7200t/h；3、热网循环水回水温度不大于60℃。三、低压缸双背压双转子互换循环水供热改造的技术路线在采暖供热前，汽轮机低压缸解体，更换2×4级高背压转子及隔板，原末级及次末级

6、隔板安装位置加装导流环；将原凝汽器循环水切换为城市热网循环水。低压缸双背压双转子互换循环水供热改造的技术路线为尽可能满足一级热网与二级热网的换热要求，低真空循环水供热采用串联式两级加热系统，热网循环水首先经过凝汽器进行第一次加热，吸收低压缸排汽余热，然后再经过供热首站蒸汽加热器完成第二次加热，生成高温热水，送至热水管网通过二级换热站与二级热网循环水进行换热，高温热水冷却后再回到机组凝汽器，构成一个完整的循环水路。低压缸双背压双转子互换循环水供热改造的技术路线在采暖供热期间低真空循环水供热工况运行时，机组纯凝工况下所需要的冷水塔及循环水泵退出运行，将凝汽器的循环

7、水系统切换至热网循环泵建立起来的热水管网循环水回路，形成新的“热-水”交换系统。循环水回路切换完成后，进入凝汽器的水流量降至6000-9000t/h，凝汽器背压由5～7kPa左右升至40～45kPa，低压缸排汽温度由30～40℃升至75～78℃（背压对应的饱和温度）。经过凝汽器的第一次加热，热网循环水回水温度由60℃提升至70～75℃（凝汽器端差3℃），然后经热网循环泵升压后送入首站热网加热器，将热网供水温度进一步加热后供向一次热网。系统简图如下：低压缸双背压双转子互换循环水供热改造的技术路线低压缸双背压双转子互换循环水供热改造的技术路线机组在结束采暖供热后，

8、退出热网循环泵及热网加热器运行，低压缸