抽凝式汽轮机低真空供暖运行实践

抽凝式汽轮机低真空供暖运行的实践

石家庄热电一厂主要负责市区西南部的集中供暖任务。现有锅炉九台，总蒸发量530吨/小时。机组六台，其中b3-35/8青汽产背压机两台；cn6-35/9杭汽产抽凝机一台；cn12-3.43/0.58武汽产抽凝机一台；fcc6-3.43/1.4/0.58武汽产抽凝机一台；

fcc6-3.43/0.49武汽产背压机一台。总供暖面积达620万平方米。随着城市建设的快速发展，为解决供需矛盾，节能挖潜，相继对

cn6-35/9杭汽产抽凝机（三号）、cn12-3.43/0.58武汽产抽凝机（四号）及fcc6-3.43/1.4/0.58武汽产抽凝机（五号）进行了低真空循环水供暖改造。本文针对四、五号抽凝机组低真空供暖改造进行分析，总结经验，共同分享。

一、设备简介

四、五号汽轮机为武汉汽轮发电机厂生产的抽汽凝结式汽轮机，型号cn12-3.43/0.58和fcc6-3.43/1.4/0.58。分别与1999年2月、2000年10月投产运行。汽机本体为高、低二段组成的单缸、单抽结构。四号机主要参数：额定进汽量84 t/h，额定抽汽量50 t/h，冷却水量2750 t/h，冷却水温，20℃。五号机主要参数：额定进汽量66 t/h，额定抽汽量45 t/h，冷却水量1410 t/h，冷却水温，27℃。

二、供热原理

在凝汽式汽轮机中，蒸汽从锅炉获得的燃料燃烧热i0-i0’（可用新蒸汽的焓i0与锅炉给水焓i0’的焓差值表示），一部分在汽轮机

内做理想焓降h0，大部分损失于冷源的排汽凝结热rx（r为排汽凝结热，x为排汽干度），rx=（1.5～2.0）h0。当汽轮机低真空运行时，有较高温度的热网水替代循环水将x加以利用，就会使循环热效率ηt提高rx/ h0≈1.5～2.0倍。可使汽轮机的热效率获得显著提高。一般凝汽式汽轮机热效率最高的很难超过40%，而供热式汽轮机热效率可达90%以上。

由凝汽式汽轮机的热平衡方程可知：d（ip-tn）=wg（t2-t1）

式中 d-进入凝汽器的排汽量，t/h；

ip-排汽焓，kj/kg；

tn-凝汽器出口凝结水的焓，其值等于该凝结水的温度，kj/kg；w-每小时流过凝汽器的循环水量，t/h；

g-循环水的比热，g=4.18kj/kg·℃；

t1-凝汽器入口循环水温度，℃；

t2-凝汽器出口循环水温度，℃；

在热平衡方程中，（ip-tn）即为每公斤排汽在凝汽器中放出的热量，而t2-t1=？t则为循环水进出口温差。假若令每小时流过凝汽器的水量w与每小时进入凝汽器的排汽量d的比值，即w/d=m，则m可以称为凝汽器的冷却倍率，即表示凝结1公斤蒸汽所需的冷却水量；这样上式可写成：？t=ip-tn/m。由本式可以看出，当汽轮机排汽量d为一定时，循环水进出口温差？t与冷却倍率m成反比，即m越小，？t就越大。也就是说，减少进入凝汽器的循环水量w，就可使流出凝汽器的循环水温度提高。当然，与此同时汽轮机的排

汽压力亦随之升高，从而使凝汽器的真空度降低。

三、参数确定

新增供采暖面积78万平方米，供热辖区负荷分布情况，新开发的用户有很多是高层住宅。由于凝汽器本身不能承受很高的压力，针对这一情况，决定本工程所有用户均采用间接供暖方式即增加二次换热设备，并且要求住宅全部采用地板采暖。确定供水温度为60℃，回水温度为45℃；二次供水温度为50℃，二次回水温度为35℃。这样不但解决了凝汽器承压问题，而且有效地避免了失水问题，减少了补水量，提高了经济效益。

凝汽器排汽温度为：ts=t1+δt=60+8=68℃

式中：ts-排汽温度；δt-凝汽器端差；

循环水量的确定：

根据热平衡方程：d（ip-tn）=wg（t2-t1）

w=d×（ip-tn）/g×（t2-t1）

四号机循环水量：w=40×（2580-285）/4.18×15=1464.11t/h 同样方法算出五号机循环水量：w=18×（2580-285）/4.18×

15=658.85 t/h

式中40、18分别为四、五号机在最大抽汽工况下的凝汽量。四、五号机在冬季供暖期要抽汽运行，以保证外界供热负荷的需要。

采暖面积的确定

根据热平衡方程式：3.6aq=w .g（t2-t1）×103

式中： a-采暖面积m2；q-采暖热指标，取45w/m2；

四号机供暖面积为：a=w .g（t2-t1）×103/0.86×45

=1464.11×（60-45）×103=567484m2≈56.7万平方米

五号机供暖面积为：a=w .g（t2-t1）×103/0.86×45=658.85×（60-45）×103

=255368m2≈25.5万平方米

四、机组安全分析

1、对推力轴承工作的影响：当汽轮机进汽参数不变，由于排汽压力的提高，将会使汽轮机末尾几级尤其是末级压降减少。级内压降的充新分配，将使级的反动度增大，结果是静叶压差大为减少，而动叶压差稍有增大。因此，隔板和静叶栅的抗弯条件更好，而动叶栅和叶轮所承受蒸汽的轴向作用力（即推力）却增大了。对此我们进行了cn12-3.43/0.58型机组在额定负荷时，对于不同排汽压力下推力轴承的温度变化试验。当轴承进油温度在39-45℃内，则排油温度在54-60℃之间，实际上冬季轴承进油温度通常在40℃以下，所以在低真空运行时，排油温度一般均在允许范围内，不超过55℃。由于已确定排汽压力为0.029mpa，而且要求排汽温度不超过75℃（排汽压力为0.038 mpa），因此对机组而言不必进行任何改动，都能保证推力轴承的可靠工作。

2、汽缸和凝汽器膨胀的分析：当汽轮机在低真空运行时，汽缸和凝汽器的膨胀则因排汽温度的升高而增大。汽缸的膨胀将会引起与转子的相对变化，从而引起通流部分动静间隙的改变，或在热应力作用下发生变形，造成结合面连接螺栓松动或变形，甚至造成机