淺談低真空循環(huán)水供熱改造工程管理重點

1、淺談低真空循環(huán)水供熱改造工程中的管理重點1、 概述“節(jié)能減排” 政策方針是基于我國面臨的經(jīng)濟可持續(xù)性發(fā)展因素、環(huán)境因素、國際政治因素而制定,是一項長期堅定不移執(zhí)行的國策。節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃中明確提出，到2015年，我國國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗要下降到0.86噸標(biāo)準(zhǔn)煤，較2005年1.276噸下降達32%，整個“十二五”期間內(nèi)，需要實現(xiàn)6.7億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中火力發(fā)電企業(yè)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(guī)劃中也明確提出了關(guān)于節(jié)能減排的十項重點工程，其中能量系統(tǒng)優(yōu)化和熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)在節(jié)能改造中重點提出，對熱電聯(lián)產(chǎn)具體要求為:在東北、華北、西

2、北地區(qū)大城市居民采暖除了有條件采用可再生能源外基本實現(xiàn)集中供熱，中小城市因地制宜發(fā)展背壓式熱電或集中供熱改造，提高熱電聯(lián)產(chǎn)在集中供熱中的比重，“十二五”期間要形成7500萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤的節(jié)能能力，同時能量系統(tǒng)優(yōu)化中提到：加強電力、鋼鐵、有色金屬、合成氨、煉油、乙烯等行業(yè)能量梯級利用和能源系統(tǒng)整體優(yōu)化改造，開展發(fā)電機組的通流改造、冷卻塔循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化、冷凝水回收利用等，優(yōu)化蒸汽、熱水等載能介質(zhì)的管網(wǎng)配置，實施輸配電設(shè)備節(jié)能改造，深入挖掘系統(tǒng)節(jié)能潛力，大幅度提升系統(tǒng)能源效率。伴隨經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市化建設(shè)不斷擴大，原有的熱電廠的供熱能力已經(jīng)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(shè)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(xiàn)有純凝或抽凝機組的供熱潛力，在不增加機組建設(shè)規(guī)模的情況下，滿足廣大的市場需求，是熱力發(fā)電廠及相關(guān)單位亟待解決的問題，低真空循環(huán)水供熱技術(shù)則非常成功的解決了這一問題。從目前運行的熱電聯(lián)產(chǎn)機組的供熱型式分析，50MW以下機組一般普遍采用可調(diào)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(jīng)濟性相距甚遠。根據(jù)華能華能煙臺電廠150MW機組低真空循環(huán)水供熱改造經(jīng)驗，在冬季采暖供熱工況下，其發(fā)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(huán)水供熱機組與抽凝式機組相比，其供熱經(jīng)濟性根本的差異就在于：背壓（或低真空循環(huán)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(huán)水供熱機組是近年為適應(yīng)北方采暖供熱而出現(xiàn)的改造型機組，大都是由純凝或抽凝式機組經(jīng)改造而成。該供熱方式于上世紀(jì)80年代最早出現(xiàn)在我國東北地區(qū)，而后逐步發(fā)展到華北地區(qū)。從20世紀(jì)80年代起，東北地區(qū)如沈陽發(fā)電廠、長春發(fā)電廠等供熱企業(yè)就開始進行低真空循環(huán)水供熱技術(shù)的嘗試，機組容量等級涵蓋6MW100MW，機型涉及純凝、抽凝式，經(jīng)過低真空供熱改造后已運行多年，機

5、組運行情況穩(wěn)定。迄今為止，國內(nèi)在低真空供熱改造方面包括汽輪機本體、凝汽器和系統(tǒng)的改造設(shè)計及工程實施方面都積累了比較豐富的經(jīng)驗。目前國產(chǎn)300MW等級機組低真空循環(huán)水供熱改造的思路和方案，在華電青島發(fā)電有限公司率先取得了成功，該項目實施后開創(chuàng)了新的節(jié)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(jié)能效果非常顯著。汽輪機低真空循環(huán)水供熱技術(shù)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(jīng)過一個供暖期運行，機組運行穩(wěn)定，供暖品質(zhì)得到提高和改善，供熱能力增加，節(jié)能收益明顯。2、 低真空供熱改造原理 低真空循環(huán)水供熱技術(shù)，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(tǒng)的熱網(wǎng)加熱器，而冷卻水直接用作熱網(wǎng)的循環(huán)水，充分利用凝汽式機組排汽的汽化潛熱加熱循環(huán)水，將冷源損失降低為零，從而提高機組的循環(huán)熱效率，采用該方法供熱是在不增加機組發(fā)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(jīng)濟效益顯著。低真空循環(huán)水供熱采用串聯(lián)式兩級加熱系統(tǒng)，熱網(wǎng)循環(huán)水回水首先經(jīng)過凝汽器進行第一次加熱，吸收低壓缸排汽余熱，然后經(jīng)過熱網(wǎng)首站的熱網(wǎng)加熱器完成第二次加熱，生成高溫?zé)崴椭翢崴芫W(wǎng)通過二級換熱站與二級熱網(wǎng)循環(huán)水進行換熱，高溫?zé)崴鋮s后再回到機組凝汽器，構(gòu)成一個完整的循環(huán)水路，熱網(wǎng)首站加熱蒸汽來源為

7、機組采暖抽汽。 技術(shù)改造主要對汽輪機低壓缸轉(zhuǎn)子、小汽輪機本體、凝汽器、凝結(jié)水精處理、加熱器、加藥系統(tǒng)等系統(tǒng)和設(shè)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(zhuǎn)子更換為供熱轉(zhuǎn)子，采用高背壓運行的方式，并增設(shè)熱網(wǎng)循環(huán)水管道切換系統(tǒng)。采暖期全廠熱網(wǎng)循環(huán)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?zé)嵩醇訜崞鳎ㄔh(huán)冷卻水系統(tǒng)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(wǎng)供暖所需后對外供出。非供暖期將汽輪機低壓轉(zhuǎn)子及相應(yīng)部件更換為純凝轉(zhuǎn)子，使汽輪機在原設(shè)計背壓下運行。低真空循環(huán)水技術(shù)的原則性示意圖如下圖所示3、

8、 低真空供熱改造技術(shù)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(wǎng)校核等方面，基本都是在原設(shè)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(shù)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(jīng)濟性問題在我國北方和東北地區(qū)，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(huán)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(zhuǎn)子則提高背壓后低壓缸部分葉片強度不夠，葉片發(fā)生斷裂，如在原轉(zhuǎn)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(jié)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(zhuǎn)子互換方案來解決，低壓缸雙背壓雙轉(zhuǎn)子互換：即現(xiàn)轉(zhuǎn)子不變，用于非供暖期運行；另外對低壓缸通流進行重新設(shè)計，增加一套轉(zhuǎn)子和隔板用于供暖期使用。所謂低壓缸雙背壓雙轉(zhuǎn)子互換，即：采暖供熱期間使用動靜葉片級數(shù)相對減少的低壓轉(zhuǎn)子，非采暖期使用原設(shè)計配備的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)子，排汽背壓提升至35kPa，對應(yīng)排汽溫度限制在最高73，進行循環(huán)水供熱。當(dāng)采暖供熱結(jié)束后，再將原2×6級動葉

10、的原轉(zhuǎn)子和末級、次末級隔板恢復(fù)，恢復(fù)機組原設(shè)計狀態(tài)。（二）雙背壓雙轉(zhuǎn)子互換對輪互換性問題在冬季供熱期使用新低壓轉(zhuǎn)子，非供熱期使用舊轉(zhuǎn)子，必須保證新、舊轉(zhuǎn)子具備完全互換性以滿足軸系對轉(zhuǎn)子的聯(lián)接要求一致，由此帶來主要的問題是如何保證聯(lián)軸器銷孔的一致性。常規(guī)汽輪機聯(lián)軸器安裝時，轉(zhuǎn)子在現(xiàn)場需要同時鉸孔，然后配準(zhǔn)螺銷，如果更換轉(zhuǎn)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(shè)計變化不大，因此新設(shè)計的整鍛轉(zhuǎn)子揚度與舊轉(zhuǎn)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(biāo)高影響較小，軸系安裝數(shù)據(jù)可維持改造前設(shè)計不變。因此重復(fù)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(zhuǎn)子二次，在如此頻繁更換轉(zhuǎn)子的情況下，可通過以下兩種技術(shù)手段保證更換轉(zhuǎn)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(nèi)，即提高加工精度，降低安裝要求。第二種方式為在高中壓轉(zhuǎn)子后對輪及發(fā)電機轉(zhuǎn)子波紋管前對輪銷孔內(nèi)增加套圈，對不同的低壓轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子及發(fā)電機轉(zhuǎn)子波紋管返制造廠，將銷孔擴大，并按擴孔直徑配準(zhǔn)兩種規(guī)格套圈。兩種套圈與聯(lián)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(nèi)螺

12、紋圓柱銷，銷孔實線表示第一個套圈與聯(lián)軸器定位位置。虛線為第二個套圈與聯(lián)軸器定位位置。（2）兩種套圈配準(zhǔn)后，在與舊轉(zhuǎn)子同鉆鉸后，配準(zhǔn)聯(lián)軸器螺栓。（3）更換低壓轉(zhuǎn)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(nèi)孔與新的低壓轉(zhuǎn)子同鉆鉸，并配準(zhǔn)新的聯(lián)軸器螺栓。采取以上措施后，兩個低壓轉(zhuǎn)子對應(yīng)不同的聯(lián)軸器螺栓及套圈，更換轉(zhuǎn)子時更換相應(yīng)的套圈及螺栓，可避免重復(fù)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(yīng)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(nèi)部循環(huán)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(yīng)滿足低真空工況下運行安全，純凝工況下經(jīng)濟性好，因此需對凝汽器進行徹底改造，管束及布置根據(jù)高背壓改造情況進行針對性設(shè)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(nèi)容包括：l 低真空供熱運行時凝汽器溫度升高，防腐設(shè)計采取電化學(xué)防腐方法如陰極保護，不宜繼續(xù)使用環(huán)氧樹脂防腐手段；l 低真空供熱運行時循環(huán)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(jié)垢、腐蝕嚴(yán)重，需要選擇合適的緩蝕阻垢劑；l 熱網(wǎng)循環(huán)泵、補水泵及熱網(wǎng)加熱器校核；l 增加回水溫度、循環(huán)水量等監(jiān)控內(nèi)容的控制邏輯。（四）改造后熱網(wǎng)問題：低真空循環(huán)水供熱改造一般都是在原有熱網(wǎng)的基礎(chǔ)上進行改造，因熱網(wǎng)循環(huán)水需要通過管道

14、和閥門引入凝汽器，根據(jù)現(xiàn)場位置條件，有些改造空間狹窄，管路敷設(shè)困難，會增加管道阻力，因此，改造要充分考慮管網(wǎng)阻力、舊管網(wǎng)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(jié)水精處理問題 純凝和抽凝機組一般凝結(jié)水精處理系統(tǒng)樹脂一般設(shè)計不高于70，經(jīng)過低真空循環(huán)水供熱改造需要提高背壓，為了提高供熱經(jīng)濟性，一般要提高超過35kPa，那么凝結(jié)水溫度就好超過70，常規(guī)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(wǎng)循環(huán)水進行熱交換減低凝結(jié)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(tǒng)，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(chǎn)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(jié)水精處理進口樹脂。四、循環(huán)水供熱改造實施管理重點1. 設(shè)計階段要考慮充分低真空循環(huán)水供熱改造技術(shù)的核心在于汽輪機本體的改造，因此在設(shè)計階段就要給予高度重視，在設(shè)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(shè)計、循環(huán)水各項參數(shù)等，各方面充分考慮后確定設(shè)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(shè)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(biāo)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(xiàn)了熱網(wǎng)循環(huán)水入口側(cè)凝汽器整體抬高，造成凝汽器傾斜的現(xiàn)象，最高抬高為5毫米，經(jīng)過現(xiàn)場查找原因，對這一現(xiàn)象進行分析，發(fā)現(xiàn)在設(shè)計時對熱網(wǎng)循環(huán)水在0.5MPa壓力下進入凝汽器，對凝汽器產(chǎn)生反作用力沒有進行考慮，造成運行中將凝汽器抬起現(xiàn)象，現(xiàn)場通過更換膨脹節(jié)進行壓力補償?shù)玫浇鉀Q。因此說明設(shè)計尤為重要，在設(shè)計階段對各方面都要綜合考慮，才能在運行中不出現(xiàn)問題。設(shè)計時要對地下管線布置要了解詳細(xì)、準(zhǔn)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(shè)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(xiàn)場的技術(shù)把關(guān)。 從改造部件的材質(zhì)、成分、物理檢驗到最后的尺寸校核，各個環(huán)節(jié)都要有技術(shù)人員跟蹤，各道工序履行簽點驗收，在此期間業(yè)主方要安排技術(shù)人員到場跟蹤監(jiān)造，隨時掌握質(zhì)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(fā)生末級葉輪車削錯誤，現(xiàn)場技術(shù)人員及時發(fā)現(xiàn)，如果按照原設(shè)計要求，整個葉輪就將報廢，重新鑄造，那樣則會嚴(yán)重影響工期，影響整個改造順延，將會影響大連地區(qū)供熱，經(jīng)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(xiàn)了對輪加工尺寸偏差的問題，改造采取發(fā)電機轉(zhuǎn)子連接軸及原轉(zhuǎn)子返回制造廠，在制造廠進行對輪實測，然后對新供熱轉(zhuǎn)子進行對輪定位車削的方式進行新轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子與發(fā)電機連接軸對輪孔出現(xiàn)了偏差，安裝中出現(xiàn)對輪孔錯位現(xiàn)象，最后被迫現(xiàn)場絞孔處理，為以后新舊轉(zhuǎn)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(xiàn)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(jīng)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(yīng)膨脹標(biāo)高升高引起動靜碰磨。5、 低真空循環(huán)水供熱改造運行管理重點 低真空循環(huán)水供熱系統(tǒng)的運行管理是一項長期且艱巨的工作。由于運行管理出現(xiàn)問題，會導(dǎo)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(yīng)充分借鑒他人的經(jīng)驗，吸取他人的教訓(xùn)，根據(jù)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(jīng)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(huán)水供熱工程的技術(shù)關(guān)

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(shù)，是需要重點考慮的問題，首先改造設(shè)計單位要給出詳細(xì)的運行說明書，掌握汽輪機和熱網(wǎng)的運行方式和運行邊界條件。其次要與汽輪機制造廠聯(lián)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(shè)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(zhuǎn)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(guī)程，掌握對機組啟停操作、事故操作。同時還要對已經(jīng)實施的機組進行學(xué)習(xí)和交流，讓運行人