汽輪機(jī)凝汽器中冷卻水低真空如何進(jìn)行凝汽器換管改造？
汽輪機(jī)凝汽器中采用水蒸汽循環(huán)的熱力發(fā)電是我國(guó)生產(chǎn)電能的主要工程方法,但是這種方法的能源利用率沒(méi)有超過(guò)40%,其中主要的熱損失是通過(guò)凝汽器排向自然環(huán)境的汽輪機(jī)冷源損失,雖然,這部分冷源損失由于品位很低不能繼續(xù)轉(zhuǎn)換成機(jī)械能,但是,利用其供應(yīng)采暖量是完全可以的,實(shí)質(zhì)上是適當(dāng)提高汽輪機(jī)排汽壓力,即凝汽器換管改造低真空,提高排汽溫度,將轉(zhuǎn)換機(jī)械工之后的低品位熱能用于采暖、供熱,也就是將采暖用戶(hù)當(dāng)作熱力發(fā)電機(jī)組的冷源,并向其排放廢熱,從而,改造后的抽汽式汽輪機(jī)沒(méi)有冷源熱損失,成為完全的熱電聯(lián)產(chǎn)供熱機(jī)組,節(jié)能效果顯著。
國(guó)家節(jié)能減排近期規(guī)劃是,到“十一五”末萬(wàn)元GDP能耗降低20%,這個(gè)規(guī)劃的完成是靠每個(gè)耗能企業(yè)和能源生產(chǎn)企業(yè)共同努力的結(jié)果。中國(guó)以煤炭作為主要的能源,現(xiàn)在每年要開(kāi)采48億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,其中大部分被發(fā)電廠(chǎng)、熱電廠(chǎng)和工業(yè)鍋爐燃燒掉了,所以,無(wú)論從減少本企業(yè)生產(chǎn)成本,還是完成國(guó)家節(jié)能減排規(guī)劃,凝汽器換管改造技術(shù)改造都是非常必要的,改造后不但產(chǎn)生節(jié)能減排效果,而且增加供熱能力。
這種運(yùn)行方式可以將汽輪機(jī)的冷源損失加以利用,提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。但是,由于低真空供熱屬于汽輪機(jī)大幅度變工況運(yùn)行,所以對(duì)于汽輪機(jī)本身的經(jīng)濟(jì)性和安全性會(huì)產(chǎn)生一定的影響。供熱系統(tǒng):加熱蒸汽部分的設(shè)備和管道不做改變。熱網(wǎng)回水首先通過(guò)凝汽器換管改造吸收CC12機(jī)組的排汽熱量,然后通過(guò)熱網(wǎng)循環(huán)水泵,再依次流經(jīng)基本熱網(wǎng)加熱器和尖峰熱網(wǎng)加熱器后達(dá)到115℃,對(duì)外供熱。
汽輪機(jī)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算：
①汽輪機(jī)電功率汽輪機(jī)電功率為Pei=(Σ11k=1Pik)ηmηg其中,Pi為汽輪機(jī)的內(nèi)率;ηm分別為汽輪機(jī)的機(jī)械效率和發(fā)電機(jī)效率。
②汽輪機(jī)的汽耗率汽輪機(jī)汽耗率:dd=PDe0l其中,D。為汽輪機(jī)主蒸汽流量。
③汽輪機(jī)熱耗率汽輪機(jī)熱耗率△Hi△Htq=dd(h0-hfw)其中,h0為主蒸汽的焓值;hfW為給水焓值。
④汽輪機(jī)級(jí)的相對(duì)內(nèi)效率汽輪機(jī)級(jí)的相對(duì)內(nèi)效率為ηris=△hi/△ht其中,△hi△ht分別為級(jí)的有效焓降和理想焓降。
⑤汽輪機(jī)整機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率為ηri=△Hi/△Ht其中,△Hi△Ht分別為整個(gè)汽輪機(jī)的有效焓降和理想焓降。CC12汽輪機(jī)低真空供熱的安全經(jīng)濟(jì)性分析采用#1機(jī)凝汽器和#1、#2機(jī)低壓抽汽接老廠(chǎng)熱網(wǎng),#2機(jī)凝汽器接新廠(chǎng)熱網(wǎng)的低真空的運(yùn)行方式,#3#4#5機(jī)背壓滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行,回水溫度50℃,供水溫度102℃。二、投入低真空供熱對(duì)汽輪機(jī)的影響：
①汽輪機(jī)低真空供熱對(duì)汽輪機(jī)電功率的影響汽輪機(jī)低真空運(yùn)行(凝汽器雙面運(yùn)行,冷卻水溫升10℃)時(shí),由于真空降低,背壓升高使汽輪機(jī)的理想焓降減少,在汽輪機(jī)進(jìn)汽量和相對(duì)內(nèi)效率不變的條件下,汽輪機(jī)的電功率減少。
②汽輪機(jī)低真空供熱對(duì)汽輪機(jī)軸向推力的影響通過(guò)對(duì)汽輪機(jī)軸向推力的詳細(xì)計(jì)算,發(fā)現(xiàn),在背壓升高的初期,其軸向推力逐漸減小,當(dāng)背壓升高到一定程度后,汽輪機(jī)的軸向推力才開(kāi)始增加。
③汽輪機(jī)低真空供熱時(shí)對(duì)汽缸膨脹量的影響汽輪機(jī)低真空供熱后,由于汽輪機(jī)排汽溫度升高,汽缸的膨脹量增大,從而改變了汽輪機(jī)通流部分的間隙,但對(duì)于CC12汽輪機(jī),汽輪機(jī)低真空供熱后相對(duì)于現(xiàn)正常運(yùn)行工況,#1汽輪機(jī)排汽溫度,最大升高了65.39-29.65=35.74℃,相應(yīng)的汽缸膨脹量則增加了5.1-4.8=0.3mm。#2汽輪機(jī)排汽溫度,最大升高了65.49-29.65=35.84℃,相應(yīng)的汽缸膨脹量則增加了5.2-4.8=0.4mm。不會(huì)對(duì)汽輪機(jī)通流部分間隙產(chǎn)生影響,保證了汽輪機(jī)正常運(yùn)行。
④汽輪機(jī)低真空供熱對(duì)凝汽器換管改造冷卻管膨脹的影響汽輪機(jī)低真空供熱后,由于冷卻水流量變化不大,因此,冷卻水在凝汽器內(nèi)的流動(dòng)速度幾乎不變。同時(shí),由于凝汽器仍采用雙面運(yùn)行方式,因此不會(huì)引起凝汽器換管改造冷卻水管的堵塞。
⑤汽輪機(jī)低真空供熱對(duì)汽輪機(jī)安全經(jīng)濟(jì)性的影響汽輪機(jī)低真空供熱對(duì)汽輪機(jī)安全經(jīng)濟(jì)性的影響較小,由于主蒸汽流量幾乎等于現(xiàn)運(yùn)行工況下的主蒸汽流量,汽輪機(jī)電功率值幾乎不變,但汽輪機(jī)的相對(duì)內(nèi)效率提高,熱耗率降低。
凝汽器換管改造結(jié)果：
⑴通過(guò)對(duì)熱電廠(chǎng)CC12汽輪機(jī)低真空供熱的安全經(jīng)濟(jì)性評(píng)估,得到如下結(jié)論。
⑵采用1#機(jī)凝汽器和1#、2#機(jī)低抽汽接老廠(chǎng)熱網(wǎng),2#機(jī)凝汽器接新廠(chǎng)熱網(wǎng)的低真空運(yùn)行方式；3#、4#、5#背壓機(jī)滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行,回水溫度50℃,供水溫度102℃.在采暖增加30萬(wàn)平方米后,仍可保證背壓機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。
⑶汽輪機(jī)低真空供熱的運(yùn)行方式為保證在現(xiàn)有的主蒸汽流量、熱網(wǎng)水流量的條件下,保證冷卻水在凝汽器內(nèi)的溫升為10℃左右。此時(shí),凝汽器的壓力將提高到0.02545～0.02556MPa,低壓抽汽量減少到39.97t/h。
⑷由于冷卻水流量變化不大,凝汽器仍保持原雙面運(yùn)行方式,從而保證汽輪機(jī)低真空供熱后凝汽器內(nèi)冷卻水的流速,防止凝汽器冷卻水管堵塞。但由于低真空供熱后,冷卻水溫度升高,冷卻水結(jié)垢的可能性增大,因此,應(yīng)注意對(duì)凝汽器結(jié)垢的監(jiān)測(cè)。
⑸汽輪機(jī)采用低真空供熱后,在供、回水溫度為50～102℃、冷卻水在凝汽器內(nèi)的溫升為10℃的條件下,汽輪機(jī)的排汽溫度為65.39～65.49℃,冷卻水在凝汽器出口溫度為60.0℃,低壓抽汽量為39.97T/H。同時(shí),汽輪機(jī)排汽干度為0.94,沒(méi)有達(dá)到過(guò)熱蒸汽區(qū)。
⑹當(dāng)汽輪機(jī)采用低真空供熱后,在冷卻水在凝汽器內(nèi)溫升為10℃時(shí),汽輪機(jī)的軸向推力為85491.16～86066.64N,小于正常運(yùn)行方式下最大調(diào)整抽汽量時(shí)的汽輪機(jī)軸向推力。因此,不會(huì)對(duì)汽輪機(jī)安全性產(chǎn)生影響。
⑺汽輪機(jī)低真空供熱后,相對(duì)于現(xiàn)正常運(yùn)行工況,汽輪機(jī)排汽溫度最大升高了65.45-29.65=35.84℃,相應(yīng)的汽缸膨脹量則增加了5.2-4.8=0.4mm,不會(huì)對(duì)汽輪機(jī)通流部分間隙產(chǎn)生影響。
⑻低真空供熱后,相對(duì)于現(xiàn)正常運(yùn)行工況,凝汽器換管改造冷卻管膨脹量最大增加了3.3-0.7=2.6mm,不會(huì)對(duì)冷卻管與管板之間連接的密封性產(chǎn)生影響。
⑼汽輪機(jī)主蒸汽量由原正常運(yùn)行工況的92t/h增加到了92.5～93.47t/h。這樣,不僅保證了冷卻水的出口溫度,而且相對(duì)于現(xiàn)運(yùn)行工況,汽輪機(jī)電功率幾乎保持不變。(原設(shè)計(jì)工況計(jì)算電功率為15750KW,低壓抽汽量為52t/h；低真空供熱后,電功率為15761.83～15991.84KW,低壓抽汽量為39.979t/h)。同時(shí),汽輪機(jī)熱耗率由現(xiàn)運(yùn)行方式下的7190KJ/KWh降低到3842.61～3881.47KJ/KWh,降低了將近一半,同時(shí),發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗率也相應(yīng)降低近一半。
⑽明年供熱面積達(dá)到520萬(wàn)m2(比原來(lái)增加50萬(wàn)m2)時(shí),此種運(yùn)行方式仍能安全運(yùn)行,汽輪機(jī)熱耗率將進(jìn)一步降低,經(jīng)濟(jì)效益更明顯。
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