汽轮机低真空运行经验

低真空供热机组技改及运行经验
【摘要】本文主要阐述了C6、C12抽凝机组实施低真空供热技术改造方案、辅机设备的选型和机组改造后在运行中出现的问题、解决办法，以及事故处理经验。

此项技改技术及经验是当前高耗能小热电机组在能源单价走高的趋势下，热电企业内部挖潜、节能降耗、降本增益、扭亏为盈、走出困境的有效途径。

【关键词】低真空技改运行经验节能减排
1、前言
近年来由于煤炭价格持续攀升，热电企业的运行成本高于用热成本，用热价格因为考虑老百姓的承受能力及社会稳定不能大幅调整，因此使全国绝大多数的热电企业陷入了严重的经济亏损困境。

所以节约能源，降低消耗，依靠企业内部挖潜改造势在必行，而循环水供热是一条有效途径。

循环水供暖是将排放到大气中的乏汽热损失能量，用于集中供热，使全厂的热效率由原来的55％提高到80％，热电比可达800％，节约了大量的能源，减少了环境污染，是企业走出困境的有力措施，该项目的实施有显著的经济效益、社会效益和环保效益，符合国家节能减排政策，是利国利民的重大举措。

循环水供暖项目在国家东北、华北、西北地区乃至黄淮部分地区已得到广泛应用，深受热电企业的欢迎，但在江苏地区是一片空白，我公司处于苏北地区，属暖温带半湿润季风气侯,气候四季分明，冬寒干燥，冬季供暖期为100—120天，鉴于此种情况我公司率先实施了循环水供暖工程，走在苏北地区同行业的前列。

2、C6、C12机组低真空技改方案
我公司计划供暖面积130万平方米，设计C12机组可带50万平方米供热面积，同时可带额定抽汽供热量，C6机可带30万平方米，加上尖峰换热器可全部满足供暖需要，具体改造方案如下：
2.1、改造设备工艺流程：
改造前
改造后
2.2、改造措施：
本项目是通过对公司抽凝机组进行改造，机组低真空运行，将原进入冷却塔的循环水加压后送给热用户取暖。

2.2.1、凝汽器改造：
由于技改后凝汽器水侧压力提高到0.3Mpa，所以水室法兰、前后水室盖板均加厚，具体要求如下：、
a、分别对凝汽器各水室重新制作水室法兰2件与原水室法兰焊接在一起，即提高了法兰的刚度，又确保良好的密封，为避免螺栓孔错位以及减少法兰的热变形，应先把水室盖板及新法兰用螺栓紧固在原水室法兰上（此时不装密封橡胶条），然后在外侧把新旧法兰焊接在一起，焊好后卸掉水室盖板，再在内侧把两个法兰焊接在一起，所有焊缝不允许有间断以保证密封。

b、水室横隔板各制作2件，导板需补焊
c、前后拉杆两机各制作6件
d、前后水室盖板各制作4件，水室盖板铰链各制作4件
e、其他所需零部件，按图纸要求准备
2.2.2、排汽接管改造：
机组低真空运行时，后汽缸温度有可能过高，当温度超过报警值时，喷水管投入喷水降温，因此要在汽机排汽管上加喷水冷却管。

2.2.3、系统管路改造：凝汽器双路双流程均改为单路四流程及双路双流程两种，另加喷水冷却管路。

2.2.4、对机组重新进行热力计算、核算轴向推力及机组热膨胀。

2.3、技改关键要点：
2.3.1、C6、C12机组供暖面积的设计：
原设计C12机组可带50万平方米，C6机组可供30万平方米的采暖面积，同时可带额定抽汽供热量，根据几个冬季的运行以及徐州地区的气候特点C12
机组在气温-5℃时可带80万平方米的供暖面积，在-8℃时，一台C12机组加一台9MW的换热器可带80万平方米的供暖面积，同时满足额定抽汽供热量的需要。

2.3.2凝汽器流程方式的设计：
我公司凝汽器流程设计为单路四流程及双路双流程两种，单路四流程运行
优点天气较冷时能提高循环水温度，缺点是通流水量较少，切换操作复杂。

双路
双流程运行优点通流水量大，切换操作安全，通过运行情况看双路双流程是最佳
选择。

2.3.3系统防水锤设计：
根据设计原供热管网为防止事故状态下的水锤冲击，装有DN50安全阀2个，安
装后在华东局热用户调试运行时，暴露出了原设计安全阀排水能力不足的问题，因供水流量大、供水压力高、流速快，水泵故障突然停运时，管网的冲击力较大，造成主管网DN600的阀门冲爆，所幸未造成恶性事故。

通过此次教训，在每台凝汽器入口各增装1台DN200的安全阀，在除污器
出口安装2台DN150及1台DN 200的安全阀，供水主管网出口装2台200DN
的安全阀，最后通过试验整个系统在故障情况下能及时将高压力的水向外排出，
确保了系统的安全稳定。

高层热用户防水锤设施采用的是事故速断阀，该阀门在事故状态下能迅速
关闭，防止高层水倒流，有效地保护了系统的供热安全，通过实验安全可行。

2.3.4保温措施
低温供热管网采用的均为直埋管，保温为硬质聚氨酯发泡保温，保温层密
度80—100kg/m3，导热系数﹤0.02w/m℃，抗压强度≥0.12Mpa，闭孔率90﹪—
92﹪，耐热性120℃，通过运行使用该保温材料每公里温降1℃，效果较好。

2.3.5主要辅机选型：
针对低温循环水供暖技改工程，在技改后能否实现连续稳定运行，除机组本身技改成功外，主要配套辅机的选择也尤为重要，如果选择失误，非但不能经济运行，同时也危机主机及热用户的供热安全，下面介绍我公司在辅机方面选型经验：
a、循环水泵的选择:
对于循环水泵在设计选择时必须根据供水流量、扬程、及功率进行选择，在考虑大流量和大功率泵的安全运行时应保证以下几点：
1)流量大，扬程高的泵应选择低转速，便于大功率电机使用软启动。

2)根据用户供水量变化频繁的实际情况，应考虑背压机拖动泵的运行方
式，便于变频调节供水流量。

3)在选择用背压机拖动循泵时，可考虑一次蒸汽参数为中温中压参数，
通过背压机做功后的二次低压蒸汽可进入蒸汽供热管网，这样能较好
实现热电厂蒸汽能源的阶梯利用。

4)为确保供热系统的安全稳定，，应选择一台电动循泵作备用，因为汽动
循泵运行经济、稳定，可调节，而电动循泵可在事故状态下迅速启动。

根据上述情况我公司选择的循环泵及拖动背压机型号如下：
供热循泵出口设计为伸缩节，开始安装时采用橡胶软连接，由于该伸缩节耐压性能低，在机组试运时出现爆裂现象，经反复调研考察，最后改用泰州百新生产的钢丝软连接，具有较好的耐温，耐压及热膨胀性能，运行至今未出现任何问题。

C、除污器的选择：
针对低温循环水供暖，对于新技改厂家开始投运及运行后热用户的开发，系统循环中除污器运行情况的优劣尤为重要，本公司开始选择时没有经验，在技改后调试初期及新开发用户后的系统循环时，系统内大量的泥沙，砖石等施工杂
物因除污器滤网质量较差而进入凝汽器入口，堵塞严重，严重影响安全运行，因而建议在该设备选择时应注意以下三点：
1)尽量选择卧式除污器，便于排污清理，立式较易堵塞。

2)滤网材质应选择强度高，质地细的，以防因滤网损坏使杂物进入凝汽
器。

3)除污器排污口应有足够的尺寸，一般直径不低于250mm。

3、C6、C12机组低真空运行经验及典型事故处理
技改后C6、C12机组经过四年的运行，我们从中得到不少低真空运行的宝贵经验，现将我公司C6、C12机组低真空运行期间遇到的典型案例叙述如下为同行业人士做借鉴：
3.1射水系统结垢严重：
技改后运行由于真空低排汽温度高，抽气器冷却水为地下水，运行一个月左右出现射水抽气器及射水泵结垢严重，致使射水泵叶轮抱死，损坏，抽气器因结垢严重真空较低，经济性较差，最后通过认真分析处理在射水箱内加阻垢剂进行处理，实施后至今未出现类似现象。

3.2供水温度较高造成热量的严重浪费：
我们在第一采暖期运行时没有经验，供水温度不论是白天还是晚上都是恒温的，机组负荷不作调整，为保证供水温度，主机的抽汽供热量改为双减运行，造成机组热量损失严重，煤耗高，公司整体经济性差，技术人员对此进行探讨、计算，并根据地区特点及国家供热标准，将循环水供热温度灵活调整根据气温的变化调整机组负荷，并制定了供水温度曲线表，通过试运完全可行，将原来的双减供热改为机组供热，减少了热量的损失，经济性大大提高。

3.3供热管网失水量大：
循环水供热运行后，管网内加入普通碱式阻垢剂，管网失水率偏大，（超过了国家1％的标准），原因两方面，一是部分老用户暖气片有腐蚀泄漏现象，二是循环水无色无味温度适宜，用户放水量大。

针对此种情况技术人员分别对同类型热电厂及药剂厂进行了实地考察研究，最后采用上海昱真科技有限公司生产的多功能阻垢缓蚀剂运行效果较好，失水率大大下降，仅2010—2011季日平均补水量由原来的800t下降到520t，使公司的经济性进一步提高。

3.4运行中系统失电的事故处理：
热电行业运行中最为可怕的事故就是在冬季蒸汽及循环水供热高峰时段发生外线路系统故障停电，此种事故如果处理不当会连接引发各种意想不到的恶性事件。

而我公司循环水供热以来每年冬季都有类似的事故出现，系统失电最长时间达43分钟。

发生事故时运行方式为4炉2机带循环水及抽汽供暖。

此时锅炉总产汽量238t/h，蒸汽供热142t/h，循环水供热面积82万平方米，主蒸汽压力3.33Mpa，汽动热循泵运行，低真空供热泵站电源由C12发电机供给。

针对此种情况我们的处理经验是：事故发生瞬间根据周波判断发电机的运行方式为自带厂用电单机运行，人员迅速调整机组转速3000r/min，并专人监视保持转速稳定，同时将机组抽汽供热转到供热双减运行，同时检查凝泵、给水泵、深井泵等动力设备的运行情况，以及联系其他专业动力设备的运行情况，尽可能减少大功率动力设备的启动，以免发电机跳闸。

另外低真空供热站为汽动循泵运行，因此只要
蒸汽不中断就可运行，变频补水泵跳闸系统回水压力下降可用深井泵的工业水直补，维持回水压力不低于0.12Mpa就能满足凝汽器的运行，如果锅炉安全阀动作，应根据汽机的用汽量及时调整燃烧，同时应严密监视机组转速、真空及排汽温度的变化，确保周波的稳定，这样能使机组在该种事故状态下平稳运行。

4、实施低真空技改后的节能减排成果
4.1节能减排效益：
a、项目实施前节能量计算方法及依据：
循环水供热的热源来自凝汽器的蒸汽余热，经测算能利用蒸汽100t/h，已知蒸汽焓值为2645.3KJ/kg，凝结水的焓值为335KJ/ kg，设热量的利用率为80%，供暖时间按100天计算，则利用等热折合标准煤=100t/h×（2645.3KJ/Kg-335KJ/Kg）×24小时×100天/7000千卡×4.1816KJ/千卡×80%=2.4万吨
b、项目实施后实际供热节能量计算方法及依据：
公司循环水供热，在不增加机组容量的情况下，增加供热面积120万平方米，平均每小时需要4078吨循环水量，根据循环水供、回水温度计算供热量，供热时间为120天，算式如下：
循环水供热折标煤量：
B=（Q水×△t×C×h）/(Q煤×n)
B ----标煤量T
Q水----循环水供水量t/h
△t----循环水供回水温差℃
C ----循环水比热KJ/Kg
h ----循环水时间 t
Q煤----标煤发热量KJ/Kg
り ----供热利用率%
（4078×1000×12.1×4.1816×24×120）/ (7000×4.1816×80%)=25376吨另外，由于机组低真空运行，使蒸汽的可利用焓值降低，损失部分热能；并且汽动泵运行时要消耗部分蒸汽能源；同时，为保证循环水量，需要进行管网补水，消耗了电能，耗能情况折标煤如下：
a.低真空运行增加能耗折标煤量405.7 吨；
b、汽动泵运行耗能折标煤量371.6吨；
C、管网补水耗电折标煤量20.4吨。

因此，本循环水供热项目实际节约标煤量为：
25376-405.7-371.6-20.4=24578.3吨
通过项目实施前后耗能情况对比，不仅节约大量的热量，而且节约了水资源15万吨。

减少二氧化硫排放192吨，烟尘排放1080吨。

4.2技改后的绩效：
铜山新汇热电有限公司实施循环水技改工程是江苏省首家技改企业，其经济、安全稳定性得到充分认可，尤其体现了国家实施“节能减排”政策的重要性和必要性，该项目受到省、市、县各级政府的高度评价及扶持，为江苏电力行业的发展起到不可抗拒的推动作用。

该项目分别在中国热量表信息网、江苏电力行业管理报刊、徐州市政府网、徐州日报等多家网站及报刊的报道，目前该项目已在徐州地区全面推广。

5、结论
通过对低真空供热机组技改实施及运行经验的举例分析，可以得到如下结论：
1)凝汽器流程设计从操作及安全的角度考虑应选择双路双流程方式。

2)背压机拖动循环水泵的运行稳定性优于电机拖动泵，在选择时应选择一台背
压机拖动泵为运行，一台电动机拖动泵为备用的运行方式。

3)通过实际运行及江苏苏北地区特点C6机和C12机分别可带40万及70万平
方米采暖面积。

4)机组低真空运行时射水系统结垢及供热管网失水量较大的现象，可分别采用
在射水箱内加阻垢剂和多功能缓蚀阻垢剂的方法进行处理。

5)抽凝机组实施低真空供热技改后，节能减排效果显著，是目前小型热电企业
内部挖潜，节能降耗，走出亏损困境，持续发展的最有效途径。

【参考文献】
1、清华大学建筑学院建筑节能研究中心付林胡鹏北京热力集团有限公司吴星《电厂循环水供热技术的研究与应用》
2、机械工业第九设计研究院王宗林《热水管道直埋无补偿敷设技术研究及应用》
3、王魁荣《供热技术常见技术通病的分析及处理》。