利用汽轮机乏汽供热的探讨

【摘 要】宁夏电投银川热电公司利用蒸汽在凝汽汽轮机中做功后的乏汽供热，对2×15MW、2×25MW四台凝汽式汽轮发电机组分两期进行了改造，对机组实施低真空运行，即适当提高汽轮机的排汽压力，降低凝汽器的真空度，增加排汽温度，提高循环水的供回水温度，用循环水直接供热，就可以使做功发电的蒸汽热能得到充分利用，减少汽机凝汽器中的冷源损失，节约大量的能源，同时带来明显的经济效益、社会效益和生态效益。

【关键词】汽轮机；冷源损失；供热；节能；效益

1.引言

宁夏电投银川热电公司位于宁夏银川市市区，是一个热电联产，供热为主的小型热电厂，占地面积280余亩。公司目前拥有四台汽轮发电机组，一期工程装机容量为2×12MW汽轮机+2×15MW发电机+3×75t/h次高压煤粉锅炉；二期工程装机容量为2×25MW汽轮机+2×30MW发电机+3×150t/h高温高压煤粉锅炉。四台机组总装机容量90MW，通过新热甲线、新热乙线、西热线分别和系统相连，肩负着银川市区73MW的供电任务和近500万平方米的供热任务。

银川热电公司的四台凝汽式汽轮发电机组以煤作为燃料，煤在锅炉中燃烧，释放出的热量将锅炉水冷壁中的水转化为蒸汽，再经过蒸汽过热器加热，把蒸汽变为高温高压的蒸汽，通过管道送入汽轮机，推动汽轮机旋转，将蒸汽的热能转化为转子的机械能，汽轮机带动发电机旋转，将汽轮机转子的机械能转化为电能。汽轮机的蒸汽做功后，一部分通过中间抽气回到锅炉加温、加压后重新送入汽轮机做功，另一部分则从汽轮机尾部流入冷凝器，由管道外部的冷却水对其降温冷却，凝结为水，凝结后的水经凝结水泵、给水泵重新打回到锅炉，如此形成循环。按照热力循环的要求，汽轮机尾部出来的蒸汽必须在凝汽器中降温、凝结为水，以保证汽轮机排汽压力，提高汽轮机的效率。这样就不可避免的有大量的热能损失于循环冷却中。蒸汽在凝汽汽轮机中做功，不可能把热量全部转变为功，冷源损失是不可避免的。计及自身厂用电消耗，凝汽式机组的效率一般不超过32%-40%。

以煤作为燃料的机组，煤燃烧后要向大气排放硫和碳的氧化物。煤燃烧后排放出来的烟尘、SO2等气体，严重的污染了空气，对人们的身体健康造成了极大地威胁。另外，煤燃烧后排放出来的烟尘、SO2等气体积聚于上层空间，产生温室效应使地面变暖，长此下去将会造成海平面上升，甚至淹没近海大陆的严重后果，

银川热电有限责任公司是一个热电联产，供热为主的小型热电联产企业，机组小、热效率较低，厂内的综合热效率仅为45%，而其中最大的就是凝汽器的冷源损失，约占总损失的55%（冷源损失率约为30%）。如果对凝汽发电机组实施低真空运行，即适当提高汽轮机的排汽压力，降低凝汽器的真空度，增加排汽温度，提高循环水的供回水温度，用循环水直接供热，就可以使做功发电的蒸汽热能得到充分利用，减少汽机凝汽器中的冷源损失，节约大量的能源，同时带来一定的经济效益和社会效益，以及生态效益。

2.机组改造后的运行工艺流程及流程图

改造后的主要工艺流程：在供暖期间将冷凝器作为热网加热器使用，供热系统的供水管接到冷凝器循环水的出口管道上，利用机组排汽余热加热循环水供热来实现余热再利用；非采暖季汽机采用原正常运行，冷却循环水通过原设计循环水系统上塔冷却。在采暖期为提高供热热效率，减少水汽蒸发，还需配套建设热网供热站，敷设热力管网系统。热力网系统采用双管制，枝状布置，各采暖用户建分配站，通过与采暖热用户直接连接，实现集中供热。工程采用中央调质调节方式运行，采暖期和非采暖期通过阀门切换实现系统运行的调换。利用循环水供热后，采用较为洁净的脱盐水，防止了在凝汽器铜管内壁结垢的问题，同时可以解决冷却塔冷却效果不良的问题。

3.改造后的运行情况

银川热电厂I、II期循环水供热改造工程分别于2008年10月和 2010年3月正式投运，已经经过几个供暖期的连续运行，运行工况良好。一个供暖期是5个月，按150天计算，分析总结改造后的总体运行工况如下：

I期机组在低真空循环水供热运行状态下，机组电负荷为11-12MW、真空为-62-70Pa、主气压力4.9MPa、主气温度470℃、主气流量75-80t/h；循环水供热温度为53-56℃、回水温度为40-45℃、供水压力维持

II期机组在低真空循环水供热运行状态下，机组电负荷为28.5MW、真空为-62KPa、主气压力9.0 MPa、主气温度535℃、主气流量160t/h；循环水供热温度为51℃、回水温度为40℃、供水压力维持

（1）新增供热面积：I期：40万平方米；II期：70万平方米

（2）可节约标煤为：I期：节约标煤9774吨；II期：节约标煤约17094吨

（3）减少排放污染：I期：减少SO2产生量158.2497吨，减少固废产生量2150.1吨；II期：减少烟尘排放量约180吨，减少二氧化硫排放约113吨，减少NOx排放。

（4）节水：在供热期间循环水冷却塔，由原每小时补水量由70t/h降到40t/h。采暖季减少了冷却水塔的蒸发损失、风吹损失和排污损失，可节水10.7万吨/年。

4.结语

银川热电厂立足现有基础，注重节能降耗，采用先进技术，对现有的四台机组进行改造，利用蒸汽在凝汽汽轮机中做功后的乏汽进行低真空循环水供热以后，四台机组运行工况稳定。进行低真空循环水供热的改造后，减少了四台凝汽器的冷源损失，充分利用电厂自身热能，提高劳动生产率，大幅提高了厂内的热效率，改造后可提高至55%，在采暖季机组热效率达到70%；促进了能源结构的合理与优化；进行低真空循环水供热的改造后，供热半径加大了，供热能力相应提高，增大了供热面积，减少了新建锅炉和有机燃料的燃烧，节约了能源，减少烟尘、SO2的排放，提高了银川市的环境质量，达到了环境保护和资源回收与综合利用的良好效果，经济效益和社会效益显著，对维护银川市的生态环境也具有深远的影响。