关于高背压供热技术改造的调研报告

关于高背压供热技术的调研报告

一、高背压供热技术改造的发展背景

山东泓奥电力科技有限公司依托山东省火力发电节能

工程技术研究中心，在华电山东分公司的支持下，自2010年起先后在国内组织实施了多台机组的高背压供热技术改造，取得了成功。

2011、2012年在华电国际十里泉发电厂、华电章丘发电厂成功实施了135MW等级机组低压缸双背压双转子互换改造工作。2013年在华电青岛发电厂成功实施了300MW等级机组低压缸双背压双转子互换循环水供热改造工程，以及同时在河北华电石家庄鹿华热电有限公司330MW 空冷直接高背压

机组成功实施改造，在首台空冷机组上实现了“冷源损失为零”的供热方式和“高背压-纯凝”运行双模式。2014年正在进行中的改造项目有华能黄台电厂300MW机组和华电石家庄某热电300MW 机组高背压供热改造。

该技术获得20 多项国家专利和华电集团科技进步两项一等奖，并被列入“第六批国家重点节能技术推广目录”。

该技术主要特点：机组备有两套低压缸转子，两套低压缸隔板套，以满足供热与纯凝工况的不同需求，一年需两次检修，每次15天左右，用于转子更换；投资大约在9000万元左右；机组改造后供热期间低压缸压力维持在45kPa，凝结

水温度大约在78℃左右；热网一次水回水温度约50℃左右，首先必须流经改造后的凝汽器实现升温至76℃左右，然后再流经常规抽汽加热器实现二次加热，升温至93～110℃左右；供热期间机组发电标煤耗降低到140g/kWh以内，机组热耗达到3750kJ/kWh以下，排汽冷源损失为零；改造后机组供热能力可增加约300万平方米；

二、华电石家庄某电厂项目改造预算以及预期收益

额8217.09万元，净利润5059.03万元，静态回收期1.86年。（详细测算见附件）

三、高背压供热技术改造的技术关键点

以华电石家庄某热电为例

（1）转子改造

在利用原有机组低压转子（用于纯凝工况）的同时，需设计制造一根全新的2*4级供热工况低压转子，两根转子配

合相应工况的隔板交替运行。按上述结构形式改造后，低压内缸仅需首次更换，即可实现汽轮机供热工况通流和纯凝工况通流的反复切换运行。

（2）隔板改造：更换隔板，为了适应两种转子及隔板的拆装，以适应新老转子的互换性，需要更换低压内缸。

（3）喷水改造：低压缸改造后机组变工况时或负荷太低时会造成末级温度升高，需要增加减温水的喷水量，邻机减温水为备用。

（4）增加导流板：高背压运行时，为了增加低压缸喷水的作用并且减少对叶片后沿的腐蚀，需在隔板槽保护用的导流板上增加一组喷水装置。

（5）联轴器改进：低压供热转子采用无中心孔整锻结构，在各联轴器上均有顶开螺钉孔，供分开联轴器之用。

（6）汽封优化：考虑到机组供热工况运行时，机组低压内、外缸由于排汽温度的升高而上抬，为避免由于缸体上抬造成动静部件碰磨，需要对低压隔板汽封及径向汽封进行优化。

（7）轴加更换

原有的轴封加热器凝结水在供热期温度提高，不能满足轴封漏气回收的要求，需要更换一台新的面积更大的轴加或增加一台新的面积更大的轴加，供热期改用热网循环水回水作为冷却水，适应高背压工况要求。

（8）真空泵替换为抽真空热量回收装置

由于凝汽器背压提高，与真空泵之间的差压增大很多，造成大量的蒸汽被抽到真空泵被浪费掉，大约抽汽能力达到2～3吨/小时的能力。为了回收这部分能量需要增加一套供热期专用的抽真空热量回收装置替代真空泵的运行。

（9）冷却水系统改造

由于原有的循环水系统停止工作，许多设备的冷却水需要从相邻机组引过来。

（10）机组优化运行

机组改进后，运行人员仍按原有的传统观念运行，往往造成经济损失，根据以往经验此损失巨大，建议安装经济运行软件指导运行。配套进行“低压缸末级叶片防颤振安全控制系统”的软件嵌入，解决高背压供热工况下安全可靠运行的问题；进行“高背压供热运行优化运行指导控制系统”的软件嵌入，解决供热期发电与供热的矛盾，在满足热用户正常需求的前提下提高发电比。

（11）凝汽器改造

凝汽器必须进行相应改造，解决凝汽器水室承压、温度升高造成管束与壳体膨胀不均匀、凝汽器与低压缸之间的应力过大等问题。

（12）给水泵汽轮机改造

进行通流改造，更换全部高低压喷嘴、转子、隔板，对

末3级采用高强度新不调频叶片，叶型全部采用后加载的高效叶型，且保证在大变工况范围内都具有较高的效率，并核算排汽膨胀节等方案，能满足纯凝和高背压两种工况下安全运行。

（13）凝结水精处理高温运行

针对背压提高到45kPa后，凝结水出水温度将达到76℃，原系统无法使用问题，2号机组新增高速混床一台，按照2用1备的运行方式，与原有两台高混并列布置，并接管道与现有再生装置连接。为了防止1号和2号机组再生及传输时混脂，将两台机组高速混床均更换耐高温树脂，则树脂失效后仍可使用现有再生装置进行再生。

（14）其他相关系统改造

系统改造包括管道、膨胀节、必要的排气阀、安全阀等。

四、高背压供热技术改造的前提条件

（1）两台300MW供热机组应具有1200万平方米以上的供热需求（热负荷）。

（2）热网水流量不小于10000吨/小时。

（3）热网循环水（一次水）回水温度接近50℃。

（4）设备故障停机，邻机应具有高背压机组供热量60%的备用抽汽供热能力。

满足以上条件不仅涉及到运行后的经济性，还涉及到热网运行的安全性。

五、高背压供热技术改造实施的商业运作模式

山东泓奥电力科技有限公司现可提供两种合作模式：

一是泓奥电力提供技术总承包（可研报告编制、方案论证、提供关键技术解决方案及自有专利），其他工作由业主负责实施（主设备购买及安装，辅助系统设计及施工等）；二是由泓奥电力EPC总承包，业主参与工程监督、协调各项工作，费用相对增加约300～500万元，其他设备招标购买、工程设计、施工等不增加费用，可由业主签订相关合同并付款。

六、建议

从华电石家庄某热电的可研报告结论看，改造后的收益是可观的，投资回收期只有1.86年，但是有些边界条件尚缺乏严谨性。比如改造后年度上网电量增加1.2亿度，售电收入增加6千万元，这一点是否能够真正实现值得怀疑。另外含税供热价格32元/吉焦，含税综合标煤单价793.22元/吨，这些也明显偏高。因此可见，投资回收期1.86年过于理想化，若采用现有新的边界条件重新计算（热价、煤价、电价），投资回收期应远大于1.86年。

因此建议如下：

（1）建议在新电厂设计时予以考虑高背压供热的可能性，在确定设计院后尽快催促设计院开展此项工作。

（2）某电厂供热市场潜力很大，供热期长，且供热公