直接空冷机组高背压供热改造分析

直接空冷机组高背压供热改造分析

程晨

程晨

（山西漳山发电有限责任公司山西长治046000）

摘要：目前，现代的直接空冷机组高背压供热可以有效减少机组采暖抽气，并提高整体机组的发电能力，如乏气预热较高还可以对其进行回收，让多余的预热增强机组的整体供热能力。但是，直接空冷机组热效率太低，并且冷端的损失较大，经济性能相差幅度也不成对比，需要将直接空冷机组高背压供热进行有效改造，使得经济性能和安全性能能够满足现代相关的规定要求，使得机组的经济性可以得到有效提高，并且加强机组的整体供热性能，使得发电所需要的煤耗能够有效降低。因此，本文将以直接空冷机组高背压供热改造为课题进行开展分析，通过对直接空冷机组高背压供热改造过程中出现的问题进行深入的研究，并制定有效的解决措施。

关键词：直接空冷：高背压供热：改造：节能

随着现代国内的城市化建筑发展以及环境保护标准要求不断提高，使得北方的城市冬季供暖和雾霾的产生有着相对密切的联系和矛盾，如果要解决此类问题需要对城市周边的热电厂进行着手，使得可以有效解决两者之间所产生的矛盾。所谓的热点是电厂在发电的同时向供热用户提供热源。这些热用户可以分为两种，一种是民用，是给大多数居民群众进行供热，提供热源为人们取暖。第二种就是工厂供热，是利用蒸汽对工业进行有效的供热。根据相关的数据显示，目前一般的火力发电厂的热效率已经达到百分之四十左右，但是其他的热量不能进行利用，使得以排气的方式将多余的热量进行了排放，造成了浪费。而热电联产机组的全场热率可以达到百分之七十，比一些火力发电厂的热效率高出来百分之三十，因为热电联产机组将多余的热量不经过排放处理，而是用排放的方式将多余的热量提供到了民用供热，使得实现民用供暖以及工业用气的目的。但是伴随着国内经济结构的不断转型，使得传统的高耗能、污染程度较为严重、技术性较低的产业逐渐饱和，在全球经济的不断稳定以及节奏不断放缓的趋势下，导致工业的用电负荷逐渐下降，而且发电的效率比起以往大幅度降低。但是如果将直接空冷机组搞糟成高背压机组，并且使用排气供暖用于城市供暖，会有效的提高机组整体的热效率，并且有效降低机组的煤炭消耗，改善了整体供暖的情况。

一、针对直接空冷系统进行概括和认知

直接空冷系统是汽轮机的排汽通过粗大的排汽管道送到室外布置的空冷凝汽器内，轴流冷却风机使空气流过散热器的外表面，将排汽冷却成水，凝结水再经凝结泵送回汽轮机的回热系统。直接空冷系统是由锅炉、过热器、汽轮机、空冷凝汽器、凝结水泵、凝结水精处理装置、凝结水升压泵、低压加热器、除氧器、给水泵、高压加热器、汽轮机排汽管道、轴流冷却风机、立式电、凝结水箱、除铁器、发电机等组成，是将汽轮机的整体排气通过排气的管道输送到室外所布置的冷凝器中，通过轴流冷却风机将空气进行引导，使得空气流过散热器的外表面，然后将排气冷却成水之后再送回汽轮机的回热系统。

空冷凝汽器是由外表镀锌的椭圆管外套矩形钢翅片的若干管束组成的，这些管束也称散热器。空冷凝汽器分主凝汽器和分凝汽器两部分。主凝汽器多设计成汽水顺流式，它是空冷凝汽器的主体。分凝汽器一般设计成汽水逆流式，可造成空冷凝汽器的抽空区。真空抽气系统是直接空冷系统的关键。在汽轮机启动和正常运行时，要使汽轮机低压缸尾部、空冷凝汽器、排汽管道、及凝结水箱等设备内部形成真空。通常采用的抽空气设备是蒸汽抽气器。在汽轮机启动时，投入功率大的一级蒸汽抽气器，以缩短抽真空的时间，加快启动速度。在汽轮机正常运行时，采用功率小的二级蒸汽抽气器，以维持排汽系统的真空。空冷凝汽器所有元件和排汽管道都采用双层焊接结构，焊接质量要求十分严格，以保证整个空冷系统的严密性。但是直接空冷系统还存在着一定的缺点，比如在运行过程时由于排气管道较为粗大，使得密封起来较为困难，而且保持排气管道内的真空效果较差，并且在启动的时候抽空需要的时间较长。

二、针对高背压供热的原理概念的分析

背压机组是以热负荷来调整发电负荷的发电机组，也就是说发电量跟着外界供蒸汽的多少来变化的，汽轮机进多少汽机组排多少汽。所以背压汽轮机的经济性较好，而抽汽汽轮机可以纯发电也可以通过抽气向外界供热，它的电热相互调整性比较好，一般热电单位都装有两台汽轮机，单位可以根据外界负荷的变化作出相应的调整，保证机组经济运行。并且背压机组的主要特点是将能源进行合理利用，是节约能源的一项重要措施。在众多的汽轮发电机组中，背压机由于消除了凝汽器的冷源损失，在热力循环效率方面是最高的，从而降低了发电煤耗、节约能源，故而得以广泛应用。但是背压机亦有以下几个缺点：它对负荷变化的适应性差，机组发电量受制于热负荷变化。当低热负荷时，汽轮机效率下降，从而使经济效益降低。

三、针对直接空冷机组存在的问题进行分析

直接空冷系统的汽轮机低压缸排气会直接进入到空冷系统中的空冷到翅片管束，使得空气能保持着一定的速流经过空冷机的空冷到翅片管束，有效帮助排气能快速凝结成水元素。但是直接空冷机组和传统的冷机组相比较会使整体的水资源消耗降低百分之六十五，实现节省水资源的使用效果。直接冷空气的总热效率偏低，因为直接空冷机组的排气通过空冷岛所产生的热量是总热浪的百分之五十，使得较多的热量得不到利用，没有产生任何的效果就开始消散。

四、针对直接空冷机组高背压供热改造方案进行分析

（一）针对经济性进行分析

因为传统的高背压供热是使用低压缸的排气系统对热网进行循环回水的，如果利用现代的乏气供热，会有效帮助未产生作用的热量进行有效的利用，将余热作用性发挥到最大，增加整体的机组供热量，使得机组的煤炭使用量大幅度降低，降低材料的使用成本，减少燃烧煤炭所产生的二氧化碳，实现现代的环保理念。当高背压进行供热作用时，汽轮机的排气会有大部分进入到供热系统中供热凝汽器，可以让空冷风机进行停止运作，使得有效降低空冷风机的整体耗电量。在进行供热的最初时期和最后的时期产生的热负荷量较小，但是在高背压系统的供热系统可以有效满足整体热网的相关规定要求时，远热网的加热器会不再进行抽气作用，使得热点网的加热系统产生的排气量可以用于发电负荷，提高整体设备的机组发电能力。

（二）针对安全性能进行分析

在针对直接空冷机组和高背压供热改造后，会有效提升整体机组的经济性，但是在提升经济性的同时会对整体的机组安全造成一定的影响。因为在使用直接空冷机组对高背压供热进行整体改造的同时，虽然可以保证采暖季的机组被背压运行正常，让机组能够将余热的作用性进行有效的发挥，但是会使得机组的背压高与制定的额定背压，使得整体的排气温度会高于整体规定的背压饱和稳定的额定背压，会导致低压缸的叶片出现发热，让低压缸进入危险的运行工作环境，出现一定的安全问题。当热网系统出现鞋类或者水泵跳闸的情况，会大幅度减少热网水流量，热网的整体水循环无法冷却低压缸进行排气，让机组背压逐渐升高。

五、针对处理措施进行有效分析

为了保证机组的整体安全性质，需要对低压缸的排气流量进行有效的控制，在保证低压缸流量大于低压缸流量的最小冷却值时，严格的对低压缸的整体排气温度进行控制，使得温度低于制定的压力饱和温度。当低压缸叶片进入了危险运行的情况时，需要加强低压缸的整体进气流量，或者停止列空冷岛的进气阀门，调整整体冷风机的转速，让低压缸有效的脱离危险运作的情况。并且还需要对改造后的机组水质问题制定有效的措施，因为机组的检修过程中，对高背压凝汽器节水或者机组凝结水进行一定的冲洗，并且保证高背压凝汽器的冲洗水质，可以有效缩短高背压凝汽器的冲洗时间。而且在对改造机组进行检修时，要提高空冷岛的各个进汽阀门的检修质量。在高背压供热投运运作时，空冷岛的进汽阀门关闭后，可以用热成像仪器或者点温计对阀门的前后温度是否接近，来判断阀门是否有效的进行了密封。如果阀门的密封出现了问题，应当对气进行长期的停运，减少阀门的整体操作流程，并且用大型的篷布对其进行覆盖，减少空冷风机对空冷到的管束冲击。如何对机组的严密性进行解决，需要在检修期间，对高背压的凝汽器的进气阀门进行精细有效的检修。

六、针对改造过后的效果进行分析

（下转第267页）

在使用直接空冷机组对高背压供热进行改造后，会使得高背压供热性能得到有效的提高。在相比传统的供热系统会将供热率增加百分之五十，并且还使得采暖季的煤炭消耗降低到百分之三十，提高整体的机组的供热效率。使用上述的保障措施可以有效的提升高背压供热的整体安全性，并且可以有效的减少低压缸的危险作业，为高背压供热效率得到保障。

总结：

综上所述，直接空冷机组可以帮助高背压供热所产生的余热进行充分的利用，有效提升机组循环整体的热效率，并且通过一定的相关保护措施，可以有效增强高背压的改造安全性能。但是在改造的过程机组会出现一定新的影响元素，比如高背压的凝汽器冲洗泵变为负压系统运行的泵，这种问题应当在选择设备的时候充分考虑冲洗泵的整体气蚀余量，使得冲洗泵的出力可以得到保证。并且对空冷岛的防冻措施以及热网循环的水大幅度下降等问题制定有效的解决方案。空冷到的进气阀门以及高背压凝汽器漏气或者水侧阀门泄漏等都会对改造的机组安全性能以及经济性能造成极大的影响，因此对高背压系统的整体安装工艺以及整体的检修质量有着较高的要求。

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