直接空冷机组高背压供热改造分析

１ 直 接 空冷 机 组 存 在 的 问题
直 接空 冷系统 的汽 轮机 低 压缸 排 汽 直接 进 入
空冷 岛翅 片 管 束 ， 空 气 通 过 空 冷 风 机 以 一 定 流 速
高背 压供 热凝 汽器 与原热 网加 热器 采 用 串联
布 置方式 。热 网循 环 回水首 先进 入 高 背压 凝 汽 器 进行 初级 加热 ， 然后 进入 热 网循 环 泵升 压 ， 送 至 热
组 总供 热量 ， 降 低机组 煤耗 ， 减 少 二 氧化 碳 等 废气 排放 。高 背压 供 热 运 行 期 间 ， 汽 轮 机 排 汽 大部 分
流道 变窄 ， 空冷翅 片管 内流 体 出现 流 动速 度 慢 、 流
动 中止或 断流等现象 ， 进 一 步加剧 空冷翅 片管 内流
进 入供 热凝 汽器 ， 空 冷风 机停 运 ， 可 降低 空 冷 风机
网加 热 器入 口母 管 。热 网循 环水 回水经 高 背 压 凝
流过 空冷 岛 的 翅 片 管束 ， 将 汽 轮 机 排 汽 直 接 冷 凝 结成 水 。直接 空冷 机 组 与 湿 冷 机 组 相 比 ， 省 水 约
６ ５ ， 节 水效 果 明显 。直 接 空 冷 机 组 的 总 热 效 率
河北华 电石 家庄 鹿华 热 电有 限公 司 （ 简称“ 鹿
总能量 的 ５ ０ 以上 ， 大量 的余 热未被 利用 。
华 热 电” ） 汽 轮机采用 亚临界 、 一次 中间再 热、 单
轴、 双缸、 双排汽、 直接 空 冷抽 汽凝 汽 式 汽轮 机 ， 型
２ 高 背压 供 热 原 理
高 背压供 热 改 造 不 改 变 机 组 空 冷 岛现 状 ， 汽
轮机及 原抽 汽 不 做 任 何更 改 ， 在 鹿华 热 电 １号 机 组 增设 １台高 背 压 凝 汽 器 ， 回收 汽 轮 机 排 汽 余 热 对热 网循环 回水 进行 初级 加 热 。如 图 １ ， １ 号 机组 低压 缸排 汽至空 冷 岛进 汽 总管 中引 出一 路蒸 汽至 高背 压凝汽 器 ， 通 过调 整 空 冷 岛背 压 和 低 压 缸 进 汽量 ， 调节 高 背 压 凝 汽 器 进 汽 量 。高 背 压 凝 汽 器 抽真 空管路 接 入 １号 机 组 抽 真 空 管 路 ， 供 热 凝 汽 器 的凝 结水 回收至 １号机组 排汽 装置 。
２ 号机 组
五段 抽气
，
１ 号机 组 五段 抽氕
，
１ 号 空冷岛
高背压 ｌ
凝 汽 器Ｊ
凝 结水
２ 源自文库机组 热网 ， 加热器
ｌ 号机组 热网 加热 器
热 网供 水
热网 回水
蒸 汽通 过换 热 管 及 翅 片 把 热 量传 给管 外 空 气 ， 使
图 １ 鹿华 热 电 高 背 压供 热 改 造 原 理
Ｖｏ １ ． ３ ５ ＮＯ． １ Ｆｅ ｂ． ２ ０ １ ６
河 北 电力 技 术
ＨＥＢＥＩ ＥＬＥＣＴＲＩ Ｃ ＰＯＷ ＥＲ
第３ ５卷 第 １期
２ ０ １ ６年 ２月
直接空冷机组高背压供热改造分析
刘冬 升 ， 王 文营
（ １ ． 河 北 华 电石 家 庄 鹿 华 热 电有 限公 司 ， 石 家庄 ０ ５ ０ ２ ０ ０ ； ２ ． 国 网河 北 省 电力 公 司 电力 科 学 研 究 院 ， 石家 庄 ０ ５ ０ ０ ２ １ ）
３ 改 造 方 案 分 析
３ ． １ 经 济 性 分 析
高背 压供热 利用 低压 缸排 汽 加 热热 网循 环 回
流体 不断 向管壁 放热 ， 冻结 程 度不 断 加剧 ， 最 后 液
体 变成 固体 ， 凝结 为 冰 。冻 结 现象 发 生 以后 ， 蒸 汽
水， 可 利用 乏汽供 热 ， 将余 热损 失降低 为 ０ ， 增加机
汽器 初级 加热 ， 水温由 ５ ５℃加 热至 ６ ８℃ ， 然 后 经
热 网循 环水泵 进入 原热 网加 热 器对 热 网循 环 水 进 行 二级 加热 。
较低 ， 其 中通 过 空冷 岛排 放 到 大 气 中 的能 量 约 占
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ５ —０ ９ １ ２
作者简介 ： 刘冬升（ １ ９ ８ ７ 一） ， 男， 助理工程师 ， 主 要 从 事 电 厂 汽 轮 机 专 业技 术 管 理 等 方 面 工 作 。
抽汽 ， 进 入 热 网加 热 器 的蒸 汽 量 可用 于 发 电 负荷 ，
增 加机 组 发 电能 力 。
离 阀关 闭不 严 ， 有 少量 蒸汽 漏 流 ， 空冷 岛 管束 增 加
了冻 结风 险 。
３ ． ２ 安 全 性 分 析
直 接空 冷机 组 进 行 高 背 压供 热 改 造 后 ， 机 组
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Ｖｏ １ ． ３５ Ｎ０． １ Ｆｅ ｂ． ２ Ｏ １６
河 北 电 力 技 术
Ｈ ＥＢ Ｅ１ ＥＩ ＥＣＴＲ１ Ｃ Ｐ０Ｗ ＥＲ
第 ３ ５卷 第 １期
２ ０ １ ６年 ２月
由于高背压 凝 汽器 处 于 真 空 系 统 ， 高 背 压 凝 结 水
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ａ ｉ ｒ ｃ ｏ ｏ ｌ ｉ ｎ ｇ； ｈ ｉ ｇ ｈ ｂ ａ ｃ ｋ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｈ ｅ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ； ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｓ ａ ｖ ｉ ｎ ｇ；ａ ｎ ｔ ｉ ｆ ｒ ｅ ｅ ｚ ｅ
ｂａ ｃ ｋ ｐｒ ｅ ｓ ｓ ｕｒ ｅ ｈｅ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｄｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ａｉ ｒ — ｃ ｏ ｏｌ ｉ ｎ ｇ ｕｎ ｉ ｔ ｓ ｒ ｅ ｔ ｒ ｏｆ ｉ ｔ ｓ ｃ ｈ ｅ ｍ ｅ， ｆ ｒ ｏｍ ａ ｆ ｔ ｅ ｒ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏｒ ｍｉ ｎ ｇ ｅ ｃ ｏｎ ｏｍ ｙ ａ ｎｄ ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ ｏｆ ｔ ｈｉ ｓ ｓ ｃ ｈｅ ｍｅ ｉ ｓ ａ ｎａ ｌ ｙｚ ｅ ｄ． ｐ ｕｔ ｆ ｏ ｒ ｗａ ｒ ｄ ｔ ｈｅ ｃ ｏｒ ｒ ｅ ｓ ｐｏ ｎｄｉ ｎ ｇ ｍｏ ｄｉ ｆ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ａｓ ｕｒ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｇｕａ ｒ ａ ｎｔ ｅ ｅ ｔ ｈｅ ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ ｏｆ ｉ ｎ ｄｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｎｇ ｔ ｈｅ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ．
空冷 岛每一 列 的始端 和末 端 翅 片最 先 出现 变 形 。空冷 岛翅 片管束 变形 会从 Ｓ型 （ 见图 ２ ） 发 展 至 Ｚ型（ 见图 ３ ） 。Ｓ型变 形一般 为 弹性 变形 ， 可以 随着 翅片管 束 的 回暖恢 复 。Ｚ型变 形 为永 久 性 变
经 济性 明 显提 高 ， 但 高 背 压改 造 后 对 机 组 安 全 性
Ｄｉ ｒ ｅ ｃ ｔ Ａｉ ｒ Ｃｏ ｏ ｌ ｉ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｔ Ｈｉ ｇ ｈ Ｂａ ｃ ｋ Ｐｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ Ｈｅ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ Ｒｅ ｆ ｏ ｒ ｍ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ
Ｌｉ ｕ Ｄｏ ｎｇ ｓ ｈ ｅ ｎ ｇ ． Ｗａ ｎｇ Ｗｅ ｎ ｙ ｉ ｎｇ （ １ ． Ｈｅ ｂ ｅ ｉ Ｌｕ ｈ ｕ ａ Ｈｕ ａ ｄ ｉ ａ ｎ Ｓ ｈ ｉ ｉ ｉ ａ ｚ ｈ ｕ ａ ｎ ｇ Ｔｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｌｉ ｍｉ ｔ ｅ ｄ Ｃｏ ｍｐ ａ ｎ ｙ ， Ｓ ｈ ｉ ｊ ｉ ａ ｚ ｈ ｕ ａ ｎ ｇ ０ ５ ０ ２ ０ ０ ， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ；
蒸 汽凝 结 ， 当 管 内蒸 汽量 过 小 或 管 外 空 气 量 过 大 时， 蒸 汽在 管 束 中沿 管长 大部 分 提 前 凝 结 为 水 并
沿管壁 向下 流 动 ， 且 在 流 动 过 程 中继 续 被 冷 却 。 当温 度下 降 至 ０℃ 以下 时 ， 流 体 开 始 冻 结 。随 着
摘要 ： 针 对 直 接 空冷 机 组 热 效 率 低 、 冷端 损 失 大 、 经 济 性 差 的 问题 ， 提 出 直 接 空冷 机 组 高 背 压 供 热 的 改 造 方 案 ， 从 改 造 后 经 济
性 和 安 全 性 方 面 对该 方案 进 行 分 析 ， 认 为 该 方 案 改 善 了机 组 经 济 性 ， 增 加 了机 组 供 热 能 力 ， 降低 了发电煤耗 ， 并 对 其 安 全 性 方 面 存在 的 问题 提 出相 关 处 理措 施及 建议 。 关键词 ： 直接 空 冷 ； 高背压供热 ； 节能； 防 冻 中图分类号 ： ＴＭ６ ２ １ 文献标志码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ １ —９ ８ ９ ８ （ ２ ０ １ ６ ） ０ １ — ０ ０ ４ ８ 一Ｏ ３
电耗 。供 热初 、 末期 供热 负荷 较 小 ， 高背 压 供 热 系 统可 以满 足 热 网供 热 要 求 时 ， 原 热 网加 热 器不 进
体 冻结现象 的发生 ， 严重时会冻坏 冷却 管束ｌ ＿ 】 ｊ 。 高背压 供 热期 间 ， 低 压 缸 排 汽 进 入 高 背 压 凝
汽器 ， 空冷 岛停 运列 的进 汽隔 离 阀关 闭 ， 如进 汽 隔
２ ． Ｓ ｔ ａ ｔ ｅ Ｇｒ ｉ ｄ Ｈｅ ｂ ｅ ｉ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｐｏ ｗｅ ｒ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ， Ｓ ｈ ｉ ｊ ｉ ａ ｚ ｈ ｕ ａ ｎ ｇ ０ ５ ０ ０ ２ １ ，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｉ ｎ ｖ ｉ ｅ ｗ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ａ ｉ ｒ ｃ ｏ ｏ ｌ ｉ ｎ ｇ ｕ ｎ ｉ ｔ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍａ ｌ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｉ ｓ ｌ ｏ ｗ ，ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｌ ｄ ｅ ｎ ｄ ｌ ｏ ｓ ｓ ｉ ｓ ｂ ｉ ｇ，ｅ ｃ ｏ ｎ ｏ ｍｉ ｃ ａ ｌ ｅ ｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ，ｈ ｉ ｇ ｈ
１ 号机组低压缸 — ～ １ ｌ 号发电 机
与机 组排 汽 装 置通 过 管 路 连 接 ， 冲洗 水 可 能 通 过 管路 上关 闭不 严 的 阀 门进 入 凝 结水 系 统 ， 对 凝 结 水水 质造成 影 响 ， 使凝 结水 铁含 量短 时超标 。
３ ． ２ ． ３ 空 冷 岛翅片 防冻 的影响 防冻 问题是 空 冷 机 组 最 重 要 的 问题 ， 特 别 是 在我 国北方 严 寒 地 区 ． 空 冷 凝 汽 器 冻 结 是 常 见 现 象， 严 重影 响 机 组 的安 全 运 行 。空 冷 凝 汽 器 管 内
号为 Ｃ Ｚ Ｋ３ ３ ０ —１ ６ ． ７ ／ ０ ． ４ ／ ５ ３ ７ ／ ５ ３ ７ 。主要 技术 参数
为： 汽轮机 进 汽 压 力 １ ６ ． ７ ＭＰ ａ ， 汽 轮 机 进 汽 温 度 ５ ３ ７℃ ， 再 热 蒸 汽 温度 ５ ３ ７ ｏ Ｃ， 额定背 压 １ ５ ｋ Ｐ ａ ， 夏季 背压 ３ ３ ｋ Ｐ ａ ， 阻塞背压 ８ ｋ Ｐ ａ 。额 定 抽 汽 工 况： 抽 汽量 ５ ５ ０ ｔ ／ ｈ ， 电 负荷 ２ ６ ４ Ｍｗ ， 蒸发 量 １ １ ６ ７ ｔ ／ ｈ 。鹿华 热 电 主要 承 担 石 家庄 市 西 部 城 区 采 暖 的供 热任 务 ， ２台 ３ ３ ０ ＭＷ 供热 机组 于 ２ ０ １ １ 年 １ ０ 月 ２ ５日、 １ ２月 ２ ４日投 产发 电。
造成一 定影 响 。