1 目前幾種流行的高背壓改造方案
一般100MW以上300MW以下機組高背壓供熱, 由於機組較大, 供熱面積大, 熱網都有二級站, 需要的熱水溫度在90-110度之間, 熱網回水溫度在55度左右, 僅僅把背壓提到20KPa以上, 溫度達不到要求。 常採用以下4種方式提高機組運行背壓。
1.1 中壓缸背壓供熱方式(即低壓轉子更換成光軸方式)
把低壓轉子更換成光軸, 低壓轉子僅僅起到與發電機轉子連接的作用, 中壓缸排汽全部供熱使用者使用, 進入首站加熱迴圈水至用戶。 煙臺電廠110MW機組曾探討過此方式, 存在改造成本大, 回收年限長、低壓轉子冷卻、軸封冷卻器安全運行問題;由於機組本身有中低壓缸聯通管抽汽220t/h左右,
1.2 拆裝末級葉片方式
臨沂電廠的機組目前使用此方式, 存在背壓受限制, 新末級葉片汽蝕和強度問題;煙臺電廠#7機組高背壓改造方式與此類似, 不過是拆除末三級葉片, 末級葉片和末二級葉片截短。 這兩種方式都會帶來低壓缸通流效率降低的問題。
1.3 供熱與純凝低壓轉子互換方式
為了解決排汽溫度高和葉片顫振, 供熱期低壓轉子更換為專門設計的效率較高的4級動靜葉片, 機組高背壓迴圈水供熱運行, 供熱結束後換回原純凝低壓轉子。 採用此種改造方式, 並不是僅僅去掉最後兩級葉片,
1.4 採用3S靠背輪脫開技術
適用於新建機組, 發電機前置, 低壓轉子與高中壓轉子連接採用3S靠背輪(可自動連接與脫開), 供熱期中壓缸排汽全部到首站, 低壓缸不進汽, 靠背輪脫開, 低壓轉子在盤車轉速下運行, 純凝方式可自動連接。 青島#5機組擬採用此技術。
2 分析比較
第二、三種高背壓供熱方式, 當僅僅高背壓運行達不到使用者的溫度要求時, 可採用中低壓缸聯通管上的採暖抽汽作為二級加熱汽源, 對機組熱效率影響不大, 僅影響機組發電功率和熱電比。 對於高背壓供熱方式, 由於大容量機組排汽流量大, 因此改造受限制, 必須供熱面積足夠大或者有潛在發展的熱負荷, 才能將純凝或抽凝機組改成高背壓供熱機組,
大中型汽輪機實現高背壓迴圈水供熱技術上是可行的, 但期望通過對低壓缸及轉子進行一次性改造, 即可實現冬季高背壓迴圈水供熱, 又能保證非供熱期仍具有良好的迄行經濟性, 從技術上是不可能實現的。 基於上述分析, 提出了汽輪機低壓缸"雙背壓雙轉子互換"迴圈水供熱的改造理念。
3 先決條件
高背壓迴圈水供熱是在全部停用汽輪機冷端冷卻設備(迴圈水、冷水塔), 汽輪機排汽完全由城市熱網迴圈水回水進行冷卻而工作的, 因此, 城市熱網迴圈水回水溫度、流量及採暖熱水管網總換熱量是否滿足汽輪機最大工況排汽冷卻需要, 是決定能否採用高背壓迴圈水供熱技術方案的先決條件。
以140MW汽輪機為例, 在高背壓抽凝工況下, 汽輪機排汽量為195.25t/h;排汽總熱量為142.727MW;再加中低壓連通管抽汽通過熱網加熱器放出熱量, 熱網迴圈水總吸熱量可達207MW。
通過熱平衡計算,140MW機組改高背壓迴圈水供熱應滿足下列幾個條件:
1)城市熱網供熱面積不小於460×104m3;
2)熱網迴圈水流量應在5000t/h左右;
3)熱網迴圈水回水溫度不大於60度。
熱網迴圈水總吸熱量可達207MW。通過熱平衡計算,140MW機組改高背壓迴圈水供熱應滿足下列幾個條件:
1)城市熱網供熱面積不小於460×104m3;
2)熱網迴圈水流量應在5000t/h左右;
3)熱網迴圈水回水溫度不大於60度。