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    • 汽轮机低真空运行循环水供热技术的研究与实施

        我国现阶段所使用火电发电所产生的电量占全体发电总量八成以上,而在火力发电过程中很大一部分能量损失,是由于燃煤的过程中被凝汽器的循环水所带走的热量值。

        1 研究背景

        在汽轮机处于低真空条件下运行的过程中,也就是说在进行发电时,能够从燃烧的锅炉中产生较大能量的过热蒸汽,之后再通过汽轮机进行膨胀做功。但在实际运行过程中,汽轮机只能将其中27%的热量进行能量转化,剩下73%的热量都会被循环水所吸收,之后再通过玻璃钢冷却塔排放到大气里,造成大量的能源损耗。同时这部分能量虽然很大,但实际热量并不高,通常状态下只有30~35摄氏度之间,因此没有可直接进行使用的价值。在运行过程中,需在低真空运行的过程中将这部分损失的能量尽可能收集起来,以此起到加热的作用,在冬季来临时可为人民提供稳定的供暖。

        本文的研究中,需对循环水进行相应的改造,首先改为热网水,并降低真空以及提升排气压力和排气的实际温度值,同时还需保障进气参数不会发生变化。在降低真空的过程中,是需要伴随着冷却水温度的提升和下降的。在对该设备进行运行实践中可发现,在抽凝机组进行改进、使用低真空的运行模式下,有着很好的运行基础,当凝汽器的真空在80%以下时汽轮机为低真空运行,同时对比之前的运行效率有着较大提升。在汽轮机低真空运行过程中,不同于真空运行的模式,在排气凝结热的能量损失也不会再进行考量,需对其能量进行回收再利用。

        2 汽轮机低真空运行循环水供热工作原理

        在汽轮机低真空运行循环水供热过程中,其本质就是依靠火力发电机在进行发电过程中,以人工的方式将汽轮机中的真空度进行降低,以此让汽轮机排气温度有着明显的提升,进而保障循环水温度的提升。

        例如当将汽轮机中的排气真空度下降到-0.06 MPa时,汽轮机中的排气温度能够上升到76摄氏度,且在此时也能将冷却循环水温度控制在65摄氏度以上,就可让冷却循环水当中的热量有着一定的使用价值。将这一部分循环水输送到冷却塔的冷区循环水中,使其形成一个采暖系统的密闭内循环,从而实现将原本会被损耗的热量充分的利用起来,之后再经过建筑物当中的散热器进行散发,为建筑物当中进行供暖。采用这种方式的供热,可以很好的避免发电过程中所出现的能量损失,对于一些小型发电厂而言,其热效率基本上可达到锅炉自身的热效率值,以此实现提升原本效率的六成以上。

        在汽轮机运行的过程中,其处于凝气发电的状态当中,一旦出现汽轮机的真空度较低,就需受到相关技术人员的重视,需时刻保障汽轮机可在符合规定的标准下运行。对于低真空供热的运行状态中,需保障将汽轮机的排气真空度控制在-0.06MPa以下,同时需使汽轮机排气温度控制在76摄氏度以上。对于这种运行情况而言,需在运行过程中注意保持汽轮机中几种重要的运行指标,例如需充分保障推力轴承推力、轴向位移、推力瓦温度、汽轮机振动值以及后汽缸胀差等一系列参数都能够在标准的参数范围内,使得能够进行稳定运行下去。但在实际运行过程中,十分容易受到各方面因素的干扰,使得出现各种问题,为此需要在使用低真空供热运行过程中对各种设备的参数进行严格监控,以此保障安全性。并且,在后汽缸温度、汽轮机振动值以及凝汽器冷却水而言,这些位置的温度并不需要进行良好的把控,对运行状态也不会产生明显的影响。以此可以说明,在运用汽轮机低真空循环水供热的过程中,本质上就是将冷凝器当作供暖的主要热泵。

        3 技术方案分析

        通过对供暖的详细计算,得出需供暖用户面积为70万平方米。在使用汽轮发电机低真空运行循环水供热的过程中,因供热面积整体来说比较小,同时循环的水流量也较小,而汽轮机的整体进气量为45t/h,在对凝汽器真空进行测量时,其内部压力为-0.079MPa,因此可以使得排气的温度高达56摄氏度,以此可以实现满足用户供热需求。在使用的发电机当中,主要采用的是纯凝机组类型,在对汽轮机进行改造的过程中,需保障对本体的结构上不作变动,因此可以从安全性、经济性方面进行分析。

        在控制进气量为45t/h的时候,汽轮机在末级的实际做功为-200kW,在鼓风状态中时会由于产生的摩擦而出现较高的热量,以此提升了排气缸的表面温度。并且在汽轮机的末级叶片当中受到的外力也会提升,进而改变了受力的方向,这样的情况会直接影响到发电机组的整体安全性和运行过程中的质量性[4]。但对于这种影响因素,无法对设备的使用寿命进行量化分析,因此需避免在这样的工况下运行设备。

        其次在汽轮机结构来看,轴承座及后汽缸是保持一体的存在,因此排气温度的提升就会对机组轴造成较大的影响,进而会使得动静间隙发生较大的变化,摩擦和振动提升,就能严重影响整个机组的平稳运行。同时,由于排气的实际压力值提升,也会进而导致排气温度、循环水温度的上升,为此需在运行前就对凝汽器进行强度的校正,并对如端板、人孔进行相应的加固操作,保障排气的实际温度在80摄氏度以下,避免由于兑换热管出于受热发生膨胀导致泄露的可能性。

        4 项目的实施

        4.1 汽轮机试验

        首先需将改造后的汽轮机送到专门机构进行检修,并对汽轮机中的末级叶片进行相应的测频检查,同时将末级叶片进行全部更换,使得能够让末级叶轮较为平衡,而在转子方面实现动平衡。在汽轮机各部件进行回装过程中,需合理的对动静间隙进行优化处理,并保障轴承间隙良好,对紧力也需进行一定的调整,同时需对速关阀进行一定的拆检,进而实现对汽轮机的整体改造,避免在进行低真空运行过程中发生机组振动问题。

        4.2 凝汽器加固

        由于在运行过程中排气的压力会有明显提升,使得循环水的压力也上升,为此,在运行中为保障能够拥有较高的稳定性和安全性,就需对凝汽器进行事先的检测,能够保障强度可以符合相应的标准。之后还需对端板、人孔进行一定的加固处理,以此提升加强筋,对于凝汽器当中的密封胶条需全部换成新的。

        4.3 调速系统优化

        在原本的发电机低压调速系统当中,需将错油门、反馈滑阀、反馈机构以及油动机进行共同协作,以此成为伺服放大装置。在改造后的设备中,主要是由调速器、电液转换器、错油门、反馈机构、油动机、调速气阀所共同构成。并且在负荷调节的过程中,主要是通过提升功率反馈的形式,对其与设定的比值进行相应的比较,在调整之后将电信号转换成调节油压的具体信号,并直接对错过门、反馈机构作用,以此让机构能够对油动机产生一定的作用,进而是吸纳对调速气阀的相应控制或者对开关的大小进行控制,以此实现蒸汽进入到汽轮机量中的升降负荷提升和降低。在系统中,由于去除了对滑阀的调节作用,使得没有了反馈的滑阀,因此去除了中间转换的过程,以此避免了在进行调节过程中容易出现的各种不稳定问题。在新的调速系统参数当中,需将其调节的油压控制在0.25~0.6MPa之间,同时高压油油压实际为2MPa,而油动机的有效行程具体为156mm。

        汽轮机中的调速系统的主要改造对象为伺服放大装置。因此在进行改造时需制作出1套全新的伺服放大装置,避免调节滑阀的参与,并充分的利用电液转换器、高压油以及调节油管路的方式,对其现场进行实际的改造连接。为保障在进行改造过程中比较方便,需使用检修的方法对其进行实际的测绘。为此主要是通过原前轴承座之间的配合面上的连接螺栓的实际大小,以及第七调速气阀的连接杆位置进行相应的确定。在安装过程中需要对旧装置进行全面拆除,保障新装置能够安全完好,而对于高压油的处理上,需要从主油泵出口处的管道进行接触,而电液转换器当中的调节油管道需要进行拆除处理。

        5 实施的效果

        在本项目进行改造后,对其发电机汽轮机进行低真空下的运行试验过程中,实现了循环水的加热方式,使得进一步降低了冷源的损失量。在发电机做功发电之后,使得蒸汽热能得到了充分的使用,在进行供暖的过程中,使用蒸汽进行供暖是一种能源的高效利用方式,与之前小区锅炉形式的供暖相比成本上更加低廉,同时也不会由于燃烧对外界环境造成严重的污染,为此是一种节能环保型的供暖方式,有效的保障了在城市的大规模供暖过程中为人们提供一个良好的环境。

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