将中小型抽凝式汽轮机改造成低背压小排汽量抽背式汽轮机的方法及节能效益

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1、中小型抽凝式汽轮机改造成低背压小排汽量抽背式汽轮机的方法及节能效益杨忠1陈文军2张玉峰3管立君3于尔亮4赵肃铭5摘要：本文阐明将抽凝式汽轮机改造成低背压、小排汽量的抽背式汽轮机时，必须对其通流结构进行重新设计和必要的调整，而不能不加任何改动直接在背压条件下运行。同时，用实例说明这种改造的背景及其节能效益。关键词：汽轮机改造节能效益1.改造背景及实例目前，有些中小型热电厂和企业自备电站，由于种种原因，一些抽凝式汽轮发电机组长期不能投运，处于闲置状态。其中有些是政策使然，如凝汽发电部分比例过大，热电比低，热效率达不到政策规定要求而不允许运

2、行；有些是自身问题，如抽汽参数和供热要求参数不匹配，满足不了用热需要而长期不用；有些是当煤、电比价矛盾突出时，煤价过高，电价跟不上，企业承受不了这种损失而被迫停机。例如，淮安经济开发区热电有限责任公司两台C15-4.9/0.981型抽凝机组,就在08年秋煤电价比失衡时，发电效益低于燃煤成本，迫使机组停运，改用锅炉减温减压对外供热来减少亏损。这种情况下，一些企业为了发挥这些闲置机组的功效，满足供热需求，提出将抽凝式汽轮机改造成背压式汽轮机或抽背式汽轮机的意愿。受淮安经济开发区热电有限责公司的委托，经过笔者协作各方的共同努力，对其一台C1

3、5-4.9/0.981型抽凝机组改造成低背压、小排汽量（只供补水用）的抽背式汽轮机，进行了可行性研究、方案论证、结构设计、汽动热力计算，确定了改造后汽轮机的结构形式，保留级数及其喷嘴数目，并进行了具体的实施。改造后的抽背式汽轮机组于08年末投入运行，经过数月的运行实践，表明这种改造是可行的。由于去掉了冷凝器及循环水系统，消除了冷源损失和循环水泵的耗功，大大提高了发电机组的热电比和热效率，实现了真正意义上的以热定电。与原来的抽凝式汽轮机相比，在满足同样供热要求的条件下，具有更好的节能效益，更符合我国能源政策的要求目标。2.改造方法及实施

4、2.1用科学的方法进行改造,方能达到安全的改造效果。原汽轮机的结构和尺寸，是按照抽凝式汽轮机的使用要求设计的,与改造后抽背式汽轮机的使用要求相差甚远。原机组排汽压力为0.005828Mpa，5处于高真空状态，排汽的容积流量约为1.3×106m3/h，末级需要很大的通流面积，故叶片很长。改造成低背压（0.02Mpa以下）、小排汽量（10t/h以下）抽背式汽轮机后，末级排汽的容积流量约为0.065×106m3/h，为原机的1/20，因此，所需末级的通流面积、排汽管道尺寸，远比原机结构要小。此外，原抽凝机组的理想焓降为12222kj/kg，

5、级数较多，由12级构成。改造成抽背式汽轮机后，理想焓降只有750kj/kg，相当于原机焓降的60%。按照最佳速比原则配置各级理想焓降，所需级数大为减少，还要去掉后面若干级数。所以，改造后的抽背式汽轮机，在结构上必然与原来的汽轮机有很大的大变化。更为重要的是，由于改造后的汽轮机的背压提高，排汽温度升高，致使后汽缸温度升高，如果后轴承座与后汽缸为一体结构，则将引起后轴承上扬产生振动,影响安全运行。为解决这一技术难题,我们将末级叶轮车掉改为轴套，摘除末级隔板，并在此位置上加装一个专门设计加工的带轴封装置的隔热挡板,使后汽缸能够在允许的温度范

6、围内工作。如果对外供汽压力较低，一般在0.5Mpa以下，可改为背压式汽轮机，由排汽直接对外供热；如果对外供汽压力较高，排汽温度过高，就要用原抽汽口对外供热，再保留其后若干级，通过少量的蒸汽，把压力降下来，达到0.2Mpa以下，起降温作用。这样利用原低加抽汽口进行排汽，排到低压加热器中，作为加热补水用汽，满足自身需要。我们的改造方法是：以现有的汽轮机的结构尺寸为依据，按照改造后的使用要求，重新进行热力计算和结构设计。首先通过初步计算，确定改后汽轮机所需要的级数和抽汽口位置，然后，对保留的各级，按改造设计工况给定的设计参数和进汽量、抽汽参

7、数和抽汽量以及排汽压力，确定整机的焓降，再进行各级焓降的重新分配，并尽量满足各级速比在较佳范围内，然后进行逐级详细的热力计算和热力系统的热平衡计算。在满足后面各级冷却流量的基础上，经过多方案的反复对比计算，最后确定各保留级的通流面积及相对应的喷嘴数，并堵去多余的喷嘴。计算结果表明，各级焓降配置合理，速比较佳，具有较好的级效率。这是通过多方案的比较计算得到的。例如，在确定第一压力及通流面积是否调整时，计算了调整和不调整到最佳通流面积的两个方案。结果在相同的进汽量、相同的抽汽压力和抽汽量的条件下，调整比不调整多发电260KW。再如，在确定

8、保留级数时，计算了去掉最后四级和最后五级两个方案，结果多去掉一级反而多发电20KW。还有，在确定回转隔板的调整方案时，由于通过的流量甚少，只通过原设计六组中的1/5就够用。这样是人为的堵去多余的汽道好还是用自然调节来挡住