將中小型抽凝式汽輪機改造成低背壓小排汽量抽背式汽輪機的方法及節(jié)能效益

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將中小型抽凝式汽輪機改造成低背壓小排汽量抽背式汽輪機的方法及節(jié)能效益_第1頁
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1、中小型抽凝式汽輪機改造成低背壓小排汽量抽背式汽輪機的方法及節(jié)能效益楊忠1陳文軍2張玉峰3管立君3于爾亮4趙肅銘5摘要:本文闡明將抽凝式汽輪機改造成低背壓、小排汽量的抽背式汽輪機時,必須對其通流結(jié)構(gòu)進行重新設(shè)計和必要的調(diào)整,而不能不加任何改動直接在背壓條件下運行。同時,用實例說明這種改造的背景及其節(jié)能效益。關(guān)鍵詞:汽輪機改造節(jié)能效益1.改造背景及實例目前,有些中小型熱電廠和企業(yè)自備電站,由于種種原因,一些抽凝式汽輪發(fā)電機組長期不能投運,處于閑置狀態(tài)。其中有些是政策使然,如凝汽發(fā)電部分比例過大,熱電比低,熱效率達不到政策規(guī)定要求而不允許運

2、行;有些是自身問題,如抽汽參數(shù)和供熱要求參數(shù)不匹配,滿足不了用熱需要而長期不用;有些是當煤、電比價矛盾突出時,煤價過高,電價跟不上,企業(yè)承受不了這種損失而被迫停機。例如,淮安經(jīng)濟開發(fā)區(qū)熱電有限責任公司兩臺C15-4.9/0.981型抽凝機組,就在08年秋煤電價比失衡時,發(fā)電效益低于燃煤成本,迫使機組停運,改用鍋爐減溫減壓對外供熱來減少虧損。這種情況下,一些企業(yè)為了發(fā)揮這些閑置機組的功效,滿足供熱需求,提出將抽凝式汽輪機改造成背壓式汽輪機或抽背式汽輪機的意愿。受淮安經(jīng)濟開發(fā)區(qū)熱電有限責公司的委托,經(jīng)過筆者協(xié)作各方的共同努力,對其一臺C1

3、5-4.9/0.981型抽凝機組改造成低背壓、小排汽量(只供補水用)的抽背式汽輪機,進行了可行性研究、方案論證、結(jié)構(gòu)設(shè)計、汽動熱力計算,確定了改造后汽輪機的結(jié)構(gòu)形式,保留級數(shù)及其噴嘴數(shù)目,并進行了具體的實施。改造后的抽背式汽輪機組于08年末投入運行,經(jīng)過數(shù)月的運行實踐,表明這種改造是可行的。由于去掉了冷凝器及循環(huán)水系統(tǒng),消除了冷源損失和循環(huán)水泵的耗功,大大提高了發(fā)電機組的熱電比和熱效率,實現(xiàn)了真正意義上的以熱定電。與原來的抽凝式汽輪機相比,在滿足同樣供熱要求的條件下,具有更好的節(jié)能效益,更符合我國能源政策的要求目標。2.改造方法及實施

4、2.1用科學(xué)的方法進行改造,方能達到安全的改造效果。原汽輪機的結(jié)構(gòu)和尺寸,是按照抽凝式汽輪機的使用要求設(shè)計的,與改造后抽背式汽輪機的使用要求相差甚遠。原機組排汽壓力為0.005828Mpa,5處于高真空狀態(tài),排汽的容積流量約為1.3×106m3/h,末級需要很大的通流面積,故葉片很長。改造成低背壓(0.02Mpa以下)、小排汽量(10t/h以下)抽背式汽輪機后,末級排汽的容積流量約為0.065×106m3/h,為原機的1/20,因此,所需末級的通流面積、排汽管道尺寸,遠比原機結(jié)構(gòu)要小。此外,原抽凝機組的理想焓降為12222kj/kg,

5、級數(shù)較多,由12級構(gòu)成。改造成抽背式汽輪機后,理想焓降只有750kj/kg,相當于原機焓降的60%。按照最佳速比原則配置各級理想焓降,所需級數(shù)大為減少,還要去掉后面若干級數(shù)。所以,改造后的抽背式汽輪機,在結(jié)構(gòu)上必然與原來的汽輪機有很大的大變化。更為重要的是,由于改造后的汽輪機的背壓提高,排汽溫度升高,致使后汽缸溫度升高,如果后軸承座與后汽缸為一體結(jié)構(gòu),則將引起后軸承上揚產(chǎn)生振動,影響安全運行。為解決這一技術(shù)難題,我們將末級葉輪車掉改為軸套,摘除末級隔板,并在此位置上加裝一個專門設(shè)計加工的帶軸封裝置的隔熱擋板,使后汽缸能夠在允許的溫度范

6、圍內(nèi)工作。如果對外供汽壓力較低,一般在0.5Mpa以下,可改為背壓式汽輪機,由排汽直接對外供熱;如果對外供汽壓力較高,排汽溫度過高,就要用原抽汽口對外供熱,再保留其后若干級,通過少量的蒸汽,把壓力降下來,達到0.2Mpa以下,起降溫作用。這樣利用原低加抽汽口進行排汽,排到低壓加熱器中,作為加熱補水用汽,滿足自身需要。我們的改造方法是:以現(xiàn)有的汽輪機的結(jié)構(gòu)尺寸為依據(jù),按照改造后的使用要求,重新進行熱力計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計。首先通過初步計算,確定改后汽輪機所需要的級數(shù)和抽汽口位置,然后,對保留的各級,按改造設(shè)計工況給定的設(shè)計參數(shù)和進汽量、抽汽參

7、數(shù)和抽汽量以及排汽壓力,確定整機的焓降,再進行各級焓降的重新分配,并盡量滿足各級速比在較佳范圍內(nèi),然后進行逐級詳細的熱力計算和熱力系統(tǒng)的熱平衡計算。在滿足后面各級冷卻流量的基礎(chǔ)上,經(jīng)過多方案的反復(fù)對比計算,最后確定各保留級的通流面積及相對應(yīng)的噴嘴數(shù),并堵去多余的噴嘴。計算結(jié)果表明,各級焓降配置合理,速比較佳,具有較好的級效率。這是通過多方案的比較計算得到的。例如,在確定第一壓力及通流面積是否調(diào)整時,計算了調(diào)整和不調(diào)整到最佳通流面積的兩個方案。結(jié)果在相同的進汽量、相同的抽汽壓力和抽汽量的條件下,調(diào)整比不調(diào)整多發(fā)電260KW。再如,在確定

8、保留級數(shù)時,計算了去掉最后四級和最后五級兩個方案,結(jié)果多去掉一級反而多發(fā)電20KW。還有,在確定回轉(zhuǎn)隔板的調(diào)整方案時,由于通過的流量甚少,只通過原設(shè)計六組中的1/5就夠用。這樣是人為的堵去多余的汽道好還是用自然調(diào)節(jié)來擋住

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