1、淺談低真空循環水供熱改造工程中的管理重點1、 概述“節能減排” 政策方針是基于我國面臨的經濟可持續性發展因素、環境因素、國際政治因素而制定,是一項長期堅定不移執行的國策。節能減排“十二五”規劃中明確提出，到2015年，我國國內生產總值能耗要下降到0.86噸標準煤，較2005年1.276噸下降達32%，整個“十二五”期間內，需要實現6.7億噸標準煤，其中火力發電企業需要將供電煤耗由2010年的333g/kwh降低到2015年325g/kwh，減低幅度為8%，同時規劃中也明確提出了關于節能減排的十項重點工程，其中能量系統優化和熱電聯產技術在節能改造中重點提出，對熱電聯產具體要求為:在東北、華北、西

2、北地區大城市居民采暖除了有條件采用可再生能源外基本實現集中供熱，中小城市因地制宜發展背壓式熱電或集中供熱改造，提高熱電聯產在集中供熱中的比重，“十二五”期間要形成7500萬噸標準煤的節能能力，同時能量系統優化中提到：加強電力、鋼鐵、有色金屬、合成氨、煉油、乙烯等行業能量梯級利用和能源系統整體優化改造，開展發電機組的通流改造、冷卻塔循環水系統優化、冷凝水回收利用等，優化蒸汽、熱水等載能介質的管網配置，實施輸配電設備節能改造，深入挖掘系統節能潛力，大幅度提升系統能源效率。伴隨經濟的快速發展，城市化建設不斷擴大，原有的熱電廠的供熱能力已經不能滿足日益增長的供熱需求，供熱面積的急速增加與熱源建設的滯后

3、，形成日益突出的供熱供需矛盾，在此情況下，如何挖掘現有純凝或抽凝機組的供熱潛力，在不增加機組建設規模的情況下，滿足廣大的市場需求，是熱力發電廠及相關單位亟待解決的問題，低真空循環水供熱技術則非常成功的解決了這一問題。從目前運行的熱電聯產機組的供熱型式分析，50MW以下機組一般普遍采用可調抽汽或背壓方式供熱。100MW及以上機組基本全部采用抽凝式供熱型式。抽凝式供熱機組與背壓式機組其供熱運行工況下的運行經濟性相距甚遠。根據華能華能煙臺電廠150MW機組低真空循環水供熱改造經驗，在冬季采暖供熱工況下，其發電煤耗率可達到150g/kW.h以下，而同容量抽凝供熱機組最好水平也在240g/kW.h以上。

4、背壓式機組或低真空循環水供熱機組與抽凝式機組相比，其供熱經濟性根本的差異就在于：背壓（或低真空循環水供熱）機組在供熱工況下運行時，其冷源損失全部被利用，而抽凝式機組只有部分抽汽被用于供熱，汽輪機排汽份額有所減少，但仍存在較大冷源損失。低真空循環水供熱機組是近年為適應北方采暖供熱而出現的改造型機組，大都是由純凝或抽凝式機組經改造而成。該供熱方式于上世紀80年代最早出現在我國東北地區，而后逐步發展到華北地區。從20世紀80年代起，東北地區如沈陽發電廠、長春發電廠等供熱企業就開始進行低真空循環水供熱技術的嘗試，機組容量等級涵蓋6MW100MW，機型涉及純凝、抽凝式，經過低真空供熱改造后已運行多年，機

5、組運行情況穩定。迄今為止，國內在低真空供熱改造方面包括汽輪機本體、凝汽器和系統的改造設計及工程實施方面都積累了比較豐富的經驗。目前國產300MW等級機組低真空循環水供熱改造的思路和方案，在華電青島發電有限公司率先取得了成功，該項目實施后開創了新的節能途徑，有效的解決了城市集中供熱需求量增大與供熱能力不足的矛盾，節能效果非常顯著。汽輪機低真空循環水供熱技術2103年在中電投東北電力有限公司大連泰山熱電有限公司1號（135MW）機組上實施，改造經過一個供暖期運行，機組運行穩定，供暖品質得到提高和改善，供熱能力增加，節能收益明顯。2、 低真空供熱改造原理 低真空循環水供熱技術，是將凝汽器中乏汽的壓力

6、提高，降低凝汽器的真空度，提高冷卻水溫，將凝汽器改為供熱系統的熱網加熱器，而冷卻水直接用作熱網的循環水，充分利用凝汽式機組排汽的汽化潛熱加熱循環水，將冷源損失降低為零，從而提高機組的循環熱效率，采用該方法供熱是在不增加機組發電容量的前提下，減小了供熱抽汽量，增大了供熱面積，又加上其施工周期短、經濟效益顯著。低真空循環水供熱采用串聯式兩級加熱系統，熱網循環水回水首先經過凝汽器進行第一次加熱，吸收低壓缸排汽余熱，然后經過熱網首站的熱網加熱器完成第二次加熱，生成高溫熱水，送至熱水管網通過二級換熱站與二級熱網循環水進行換熱，高溫熱水冷卻后再回到機組凝汽器，構成一個完整的循環水路，熱網首站加熱蒸汽來源為

7、機組采暖抽汽。 技術改造主要對汽輪機低壓缸轉子、小汽輪機本體、凝汽器、凝結水精處理、加熱器、加藥系統等系統和設備進行一系列改造，滿足機組真空度提高后運行的需要，在采暖期，通過將機組低壓缸轉子更換為供熱轉子，采用高背壓運行的方式，并增設熱網循環水管道切換系統。采暖期全廠熱網循環水合并后、共同作為機組排汽冷卻水，進入由凝汽器改造成的低溫熱源加熱器（原循環冷卻水系統切除），由改造機組的低壓缸排汽作為基本加熱手段，再由臨機的中排抽汽進行尖峰加熱，將水溫提升到外網供暖所需后對外供出。非供暖期將汽輪機低壓轉子及相應部件更換為純凝轉子，使汽輪機在原設計背壓下運行。低真空循環水技術的原則性示意圖如下圖所示3、

8、 低真空供熱改造技術管理重點 低真空供熱改造涉及汽輪機本體改造、凝汽器改造、管網校核等方面，基本都是在原設備上進行改造和更換，因此在改造中還要針對改造機組實際情況進行考慮，解決改造中技術難點和問題，通常在改造中要考慮如下問題：（一）供暖期與非供暖期機組運行經濟性問題在我國北方和東北地區，一年的供暖期長約4-6個月，非供暖期為6-8個月，因為要求在供暖期降低機組的真空度來提高背壓，來滿足循環水供熱的要求；而非供暖期排汽背壓須回到正常值4.9KPa,如果采用純凝轉子則提高背壓后低壓缸部分葉片強度不夠，葉片發生斷裂，如在原轉子上改造則非供暖期運行時間長，改造后低壓缸效率低，做功能力差，熱耗升高，供暖

9、期節能收益會被非供暖期熱耗升高抵消掉。針對這一問題，在改造中提出雙轉子互換方案來解決，低壓缸雙背壓雙轉子互換：即現轉子不變，用于非供暖期運行；另外對低壓缸通流進行重新設計，增加一套轉子和隔板用于供暖期使用。所謂低壓缸雙背壓雙轉子互換，即：采暖供熱期間使用動靜葉片級數相對減少的低壓轉子，非采暖期使用原設計配備的轉子，采暖期凝汽器運行高背壓，非采暖期運行低背壓。135MW等級機組，原低壓轉子為2×6級，在進入采暖期前更換為去掉末級、次末級動葉和隔板的2×4級轉子，排汽背壓提升至35kPa，對應排汽溫度限制在最高73，進行循環水供熱。當采暖供熱結束后，再將原2×6級動葉

10、的原轉子和末級、次末級隔板恢復，恢復機組原設計狀態。（二）雙背壓雙轉子互換對輪互換性問題在冬季供熱期使用新低壓轉子，非供熱期使用舊轉子，必須保證新、舊轉子具備完全互換性以滿足軸系對轉子的聯接要求一致，由此帶來主要的問題是如何保證聯軸器銷孔的一致性。常規汽輪機聯軸器安裝時，轉子在現場需要同時鉸孔，然后配準螺銷，如果更換轉子，一般需要重新鉸孔。低真空供熱改造后低壓前2×4壓力級溫度升高不多，溫度場與原設計變化不大，因此新設計的整鍛轉子揚度與舊轉子基本一致；原機組低壓前后軸承采用落地軸承箱，排汽溫度升高對軸系標高影響較小，軸系安裝數據可維持改造前設計不變。因此重復鉸孔的必要性不大。實施低真

11、空供熱改造后，每年需要更換轉子二次，在如此頻繁更換轉子的情況下，可通過以下兩種技術手段保證更換轉子后不再進行重新鉸孔。第一種方式為采用液壓膨脹連軸器螺栓，此措施下主要依靠連軸器銷孔的定位和鏜孔精度保證，錐套與連軸器銷孔的間隙要求在0.03mm以內，即提高加工精度，降低安裝要求。第二種方式為在高中壓轉子后對輪及發電機轉子波紋管前對輪銷孔內增加套圈，對不同的低壓轉子更換不同的套圈，這樣可以只進行兩次鉸孔工作，具體方案及加工步驟如下：（1）將高中壓轉子及發電機轉子波紋管返制造廠，將銷孔擴大，并按擴孔直徑配準兩種規格套圈。兩種套圈與聯軸器上銷孔為過渡配合，并分別鉆鉸騎縫銷定位，如圖所示。圖中銷釘為內螺

12、紋圓柱銷，銷孔實線表示第一個套圈與聯軸器定位位置。虛線為第二個套圈與聯軸器定位位置。（2）兩種套圈配準后，在與舊轉子同鉆鉸后，配準聯軸器螺栓。（3）更換低壓轉子時，只需將套圈取出，安裝第二個套圈，并按虛線位置打入銷釘將套圈定位，套圈內孔與新的低壓轉子同鉆鉸，并配準新的聯軸器螺栓。采取以上措施后，兩個低壓轉子對應不同的聯軸器螺栓及套圈，更換轉子時更換相應的套圈及螺栓，可避免重復鉸孔。（三）改造后凝汽器強度問題：低真空供熱改造后，排汽壓力、溫度均相應升高，凝汽器殼體及不銹鋼管膨脹量均有較大變化，并且管束內部循環水壓力、溫度都有較大提高，對于凝汽器管束的脹口強度、運行壽命等都有很大影響，對于雙背壓改

13、造的凝汽器應滿足低真空工況下運行安全，純凝工況下經濟性好，因此需對凝汽器進行徹底改造，管束及布置根據高背壓改造情況進行針對性設計，以滿足采暖和純凝工況下的長期運行。改造中考慮其他內容包括：l 低真空供熱運行時凝汽器溫度升高，防腐設計采取電化學防腐方法如陰極保護，不宜繼續使用環氧樹脂防腐手段；l 低真空供熱運行時循環水溫度升高，一般藥劑很難滿足高水溫的要求，造成凝汽器結垢、腐蝕嚴重，需要選擇合適的緩蝕阻垢劑；l 熱網循環泵、補水泵及熱網加熱器校核；l 增加回水溫度、循環水量等監控內容的控制邏輯。（四）改造后熱網問題：低真空循環水供熱改造一般都是在原有熱網的基礎上進行改造，因熱網循環水需要通過管道

14、和閥門引入凝汽器，根據現場位置條件，有些改造空間狹窄，管路敷設困難，會增加管道阻力，因此，改造要充分考慮管網阻力、舊管網的承壓能力和通流能力，必要的要進行一并改造。改造后凝結水精處理問題 純凝和抽凝機組一般凝結水精處理系統樹脂一般設計不高于70，經過低真空循環水供熱改造需要提高背壓，為了提高供熱經濟性，一般要提高超過35kPa，那么凝結水溫度就好超過70，常規的樹脂就會失效，無法完成精處理，改造后如何解決這一問題，是提高汽輪機背壓的限制條件之一，解決這個問題有兩個途徑，一加裝換熱器與補水或熱網循環水進行熱交換減低凝結水溫度，二是對精處理進行改造，采用高溫樹脂運行，華電青島電廠重新加裝了一套精處

15、理系統，樹脂為耐高溫樹脂，改造方案：在機組采用背壓方式運行，即回水溫度將達8085時，采用國產中壓樹脂；在機組采用凝汽抽汽方式運行，即凝水溫度小于50時，采用原有凝結水精處理進口樹脂。四、循環水供熱改造實施管理重點1. 設計階段要考慮充分低真空循環水供熱改造技術的核心在于汽輪機本體的改造，因此在設計階段就要給予高度重視，在設計階段確定合理的汽輪機能耗、效率尤為重要，要綜合機組實際運行特點，原機組設計、循環水各項參數等，各方面充分考慮后確定設計邊界條件，這樣綜合考慮使改造后實際運行才能滿足改造要求。凝汽器作為最重要的輔機之一，在設計中要充分空濾冷卻面積、運行阻力、供回水壓力、冷卻倍率等條件，還要

16、考慮運行中因為排汽溫度變化引起的膨脹變化，考慮凝汽器因為出入口壓力變化對凝汽器運行中載荷的影響。膨脹對低壓缸排汽室標高的影響、振動的影響等等，在大連泰山熱電公司改造后，出現了熱網循環水入口側凝汽器整體抬高，造成凝汽器傾斜的現象，最高抬高為5毫米，經過現場查找原因，對這一現象進行分析，發現在設計時對熱網循環水在0.5MPa壓力下進入凝汽器，對凝汽器產生反作用力沒有進行考慮，造成運行中將凝汽器抬起現象，現場通過更換膨脹節進行壓力補償得到解決。因此說明設計尤為重要，在設計階段對各方面都要綜合考慮，才能在運行中不出現問題。設計時要對地下管線布置要了解詳細、準確，對原有管線處理要考慮周到，哪些管線可以移

17、位，對無法移位過渡的要制定妥善的措施，在設計時考慮到，防止施工時臨時處理，影響施工進度，甚至影響機組正常運行。2. 制造廠加工階段做好現場的技術把關。 從改造部件的材質、成分、物理檢驗到最后的尺寸校核，各個環節都要有技術人員跟蹤，各道工序履行簽點驗收，在此期間業主方要安排技術人員到場跟蹤監造，隨時掌握質量和進度，也及時提出新的改造意見和要求，隨時處理加工制造中存在的問題，在大連泰山熱電供熱改造中就發生末級葉輪車削錯誤，現場技術人員及時發現，如果按照原設計要求，整個葉輪就將報廢，重新鑄造，那樣則會嚴重影響工期，影響整個改造順延，將會影響大連地區供熱，經過計算和校核，不影響葉輪強度，采取了不就措施

18、，順利解決了問題。 在大連泰山熱電有限公司低真空供熱改造中還出現了對輪加工尺寸偏差的問題，改造采取發電機轉子連接軸及原轉子返回制造廠，在制造廠進行對輪實測，然后對新供熱轉子進行對輪定位車削的方式進行新轉子對輪孔精車，但由于測量、車床誤差和人員操作偏差，造成低壓轉子與發電機連接軸對輪孔出現了偏差，安裝中出現對輪孔錯位現象，最后被迫現場絞孔處理，為以后新舊轉子互換留下問題。3.做好安裝過程控制汽輪機本體在安裝過程中，由于是在原有缸體上進行改造，需要重新加工隔板，因此在新隔板安裝時，尤其重視通流間隙，由于機組在改造前要進行運行，沒有條件進行實地測量，因此都是安裝圖紙進行加工，就回容易出現安裝尺寸偏差

19、，因此在隔板軸向和徑向尺寸最后精車時，一定要在汽輪機揭缸經過實際測量后再進行，同時在考慮汽封檢修時，要考慮排汽室要有膨脹，則下部徑向尺寸要大于上部尺寸，避免應膨脹標高升高引起動靜碰磨。5、 低真空循環水供熱改造運行管理重點 低真空循環水供熱系統的運行管理是一項長期且艱巨的工作。由于運行管理出現問題，會導致很多問題使供熱收到影響，不能保證熱電機組的安全運行，因此，無論在改造中還是在運行管理中，都應充分借鑒他人的經驗，吸取他人的教訓，根據實際供熱情況，實事求是地提出及落實，重點有以下幾點：（一）改造后機組運行機組經過低真空過熱改造后，運行工況與改造前有很大的改變，汽輪機低真空循環水供熱工程的技術關

20、鍵是如何保證機組在低真空下的運行安全。如何讓運行人員熟悉掌握運行操作技術，是需要重點考慮的問題，首先改造設計單位要給出詳細的運行說明書，掌握汽輪機和熱網的運行方式和運行邊界條件。其次要與汽輪機制造廠聯系，供暖期條件下，各個工況點的主蒸汽流量、溫度、背壓、機組出力、低壓缸效率、機組熱耗值情況，給出如下設備圖紙及說明書：凝汽器改造總圖；凝汽器改造的啟動、運行說明書；汽輪機改造后的熱平衡圖、熱力特性書、啟動運行說明書；汽輪機改造后的低壓轉子總圖、低壓通流圖、改造部分的葉片和隔板圖；凝汽器進出水管道補償器安裝使用說明書。通過這些資料，修改完善原汽輪機運行規程，掌握對機組啟停操作、事故操作。同時還要對已經實施的機組進行學習和交流，讓運行人