汽轮机高背压供热改造技术的分析

汽轮机高背压供热改造技术的分析
【摘要】现阶段，受我国能源政策以及汽轮机自身因素等的影响，大多企业自备电站中，许多抽汽机长期处于闲置的状态。

例如，抽汽机发电的热电比与热电效率非常低，不能满足国家的政策要求而被迫停运；抽汽机的抽汽参数满足不了供热需要而被长期闲置。

因此，为满足企业的供热需求与长期的规划需要，有必要将这些汽轮机组改造成为性能良好的高背压式汽轮机组，在保证较少投资的前提下，提高汽轮机组的能源利用率。

本文结合具体改造实例，详细阐述了抽汽机改造为高背压汽轮机的技术要点，并对其经济效益做了分析。

【关键词】抽汽机；高背压；改造；冷凝器；经济效益
一、概述
就目前的实际情况来看，国内很多企业自备电站和中小型电站所配备的抽汽机发电机组都因为各种主客观因素的影响而长期处于闲置状态，这些因素既包括煤、电价格矛盾突出，企业因生产经营活动处于亏损状态而不得不做出的选择、热要求参数与抽汽参数匹配度不足，无法满足热需求而导致的长期闲置，也包括因为凝汽发电部分比例过大、热效率无法满足政策要求而导致的政策性停运。

例如，某热电有限责任公司的两台抽汽机，就因为煤电比例失衡，燃煤成本高于发电效益而不得不将其停运，并通过减温减压对外供热来弥补自身的经济损失。

为了最大程度降低企业的经济损失，发挥这些闲置机组在满足供热需求方面的积极作用，公司将其改造成为高背压式汽轮机，并在实际工作中获得了满意的效果。

二、改造具体实例与改造难题分析
（一）改造具体实例
某热电有限责任公司建成投用DN600 120t/h和DN300 42.8t/h供热主管网和出力20t/h的局域管网。

为能满足集团氯碱发展公司、“863”SAL项目和中德合资博列麦气囊丝制造公司及周围四家热用户的供热需要，必须对该公司1#机组由C25-4.90/0.981抽汽机组改造为B12-4.90/0.981背压机组。

改造范围如下：
1、汽轮机转子主轴从第四压力级后的七个压力级（第五、六、七、八、九、
十、十一级）包括各级汽封套和后汽封套拆除。

2、新设计加工个适合背压排汽要求的后汽缸。

3、汽轮机同时重新设计加工与原1#机后轴承座上半接口尺寸相一致的后轴承座下半。

4、原机组主要技术指标
型号：C25-4.90/0.981
额定功率：25MW
额定转速：3000 r/min
进汽参数：P=4.90MPa T=470℃
排汽压力：0.004194MPa（绝压）
（二）改造难题
由于抽汽机组排汽都是排放在冷凝器中，这时在冷凝器中就会有比较高的真空形成，从而导致汽轮机的排气管以及后汽缸所承受的压力与温度都普遍较低。

这类型的汽轮机在设计时，通常是将后轴承座与铸铁汽缸设计为一个整体，经改造后，排除的蒸汽势必会由原有的排汽口排出，从而造成后汽缸的温度大幅升高，最终导致其过大的膨胀，引起后轴承座被上抬，使改造后的汽轮机在运行中的安全性难以保证。

因此，在改造过程中，必须采取有效的措施，将后汽缸的温度控制在合理的范围内。

三、改造工作的具体实施
（一）本体改造
隔热挡板采用了隔板的形式，水平中分为上下两部分，接合面即为中分面，加工制作仍按照原有的配合尺寸与隔板位置进行。

由于改造后，背压和漏汽量都会提高，所以对于汽封轴的尺寸要求也大幅增加，为此，工作人员设置了五道梳尺汽封，并在挡板加强筋的两侧位置留置了疏水孔，以便凝结水能够在启动时被
排出。

除末级外，拆除级均进行了叶根和叶轮的保留，以防止出现槽道冲蚀的现象。

去除喷嘴的位置依据上下缸的温度均匀性来决定，转子在改造后重新进行了动平衡。

（二）调节系统
按背压机运行标准控制方式实施。

采用机组并网前由调速装苜控制启动过程，并网后及止常运行中调速装置定位在空负荷位置，改由调压装置控制的调节方式。

因为改造不涉及凋速的控制，所以调速装置不变，仅对凋压装置、执行机构进行了改造。

拆除低压油动机，改造调压器使之只产生与背压排汽对应的一次脉冲油压信号。

改造高压油动机的操纵装置使之符合背压机运行方式。

（三）保护装置
按背压机标准保护方式实施。

主要变动部分有，拆除与凝汽器相关的保护装置；相对膨胀保护定值重新整定；词压器改造后原有保护功能保留；增改背压排汽温度高报警；为防止出现焖缸事故。

改造和重新整定背压排汽（原采暖）压力高保护装置；拆除原采暖抽汽逆止门，为防止热网加热器换热管爆破后向汽缸内返水造成水击事故，在热网加热器疏水管上加装危急放水保护装置；增设新轴封加热器低真空联动和报警。

（四）附属部分
热力没备系统主要变动自，原独立于机组主汽水循环系统之外的热网设备，取代凝汽器至低压加热器水侧如口的凝结水设备系统和部分回热设备系统，成为主汽水循环系统的组成部分，被取代没备系统拆除；重新布置部分抽汽管路；增设新轴封加热器设备系统取代原轴封加热器和凝汽器的建立真空的功能，用与建立背压机空气系统，防止蒸汽外泄、回收漏汽和疏水；启动、正常运行和停运时热力设备系统各部位的排汽、疏水，按参数划分和回收利用考虑，分别送入热网加热器汽侧和水侧、新轴封加热器、原回收系统。

附属电气和热工设备系统，按热力设备系统改造内容和原有设备系统尽可能再利用的原则进行改造。

四、背压式汽轮机组的运行方式
背压机以具有一定热负荷需求且热网加热器水侧先投运为标准投运方式。

也可采用背压排大气方式启动和运行，但会产生微大的汽水损失，经济性能很差，背压机启动和运行中应严格控制背压排汽压力和温度，防止排汽压力长期过低和排汽温度过高，影响汽轮机装置自身的安全。

背压机热、电负荷之间具有十分密切的相关关系，应按“以热定电”原则安排运行方式。

负荷口可由调压器依据热负荷状态自动调整。

也可根据现场实际需要，使用提高背压压力值、直接调整电负荷的操作调整，原则是背压排汽压力应低于背压安全门动作值和背压排汽温度应低于允许值。

此外应注意到，使用人为调整的操作手段时机组的经济件能会有所降低。

背压机的运行特点是，启动中就可带热负荷；并网后热、电负荷同趋势变化.两者不能独一调整即具有紧密的相关性。

五、改造效益分析
改造结束后，机组获得了很好的节能效果与效益，经测算，热效率、热电比、煤耗、经济效益等指标均得到了有效提升。

（一）改造后的技术指标
型号：B15-4.90/0.981
额定功率：15MW
额定转速：3000r/min
进汽参数：P=4.90MPa T=470℃
排汽压力：0.981MPa（绝压）
（二）热效率
在机组改造前后，均在65t·h一1的条件下对外供热，改造前后的热效率分别为55.8%和79.5%，热效率提升了23.7%，使能量的利用更加合理。

（三）热电比
在机组改造前后，均在65t·h一1的条件下对外供热，改造前后的热电比分别为5.42和13.55，提升近250%，这主要是因为凝汽发电部分被去除的原因。

（四）煤耗
在机组改造前后，均通过热值平均为20935kJ/kg的原煤对发电的煤消耗量进行计算，改造前后的煤耗分别为553.6g（kW·h）一1和166.2 s（kW·h）一1，较大机组发电煤耗有了较大幅度的下降。

六、结语
综上，对于那些需要背压式汽轮发电机组，或者缺乏资金，或者考虑到长期规划要求的企业，将现有的抽汽机组（热效率达不到国家规定的指标要求）改造为背压式汽轮机，是一种具有可观的节能效果的途径，即使作为一种短期的权宜之计，也会在一定时期满足用户供热要求，给企业带来极大的经济效益，从我国的国情和企业的状况出发，改造现有旧机组，比购置新背压机组可能更现实些。

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