前言

采用低压循环水加热，通过增加蒸汽压力，减少蒸汽真空，增加蒸汽温度，将热网上的循环水引入冷凝器进行加热。该加热模式以冷凝器为基础，充分发挥蒸汽余热，减少冷热源损耗，大大提高机组回热效率和加热能力，增加加热区域。

1设施概况

受管网能力和设计技术的限制，150MW及以下小型机组主要采用低压再循环水加热，但由于我国城市供热规模和设备生产技术水平的不断提高，300MW机组逐渐进入该领域。

目前已安装3套300MW机组，其中4套采用变频调速技术，可提供760MW采暖容量。随着西安北部城区居民用热量的快速增长，公司原有循环泵的变频调速已不能满足供热要求，迫切需要进行技术创新，以增加其供热容量。因此，采用了低真空再循环加热的方法[1]。

2改建计划

2.1改革的前提

（1）为保证300MW机组在正常生产条件下，供热管网的再利用能力应达到8500吨/小时，且不会对电力系统造成较大影响。

(2)供热系统回热器水温必须低于55℃，以确保300MW机组在规定的运行范围内。

2.2转换原则

纯凝压缩机的真空度一般大于90kPa，采用低压加热方式，提高排气温度，采用加热网循环水加热，使其负压降至约46kPa。改造采用两种低压转子交换低真空加热方式，冬季加热前，取代特殊低真空加热低压转子，背压从原4.9kPa升至54kPa，低压缸排气温度升至83℃，热网再生水作为凝汽器循环水，从55℃加热到80℃，然后通过蒸汽加热到95℃左右。采用低真空加热技术，将冷凝管作为基础加热装置，然后由蒸汽涡轮增压缸排出的无蒸汽加热网循环水加热，充分利用塔排放的热能，将冷热损耗降低到0[2]。在加热过程中，为了保证纯凝条件下的高效工作，在非加热过程中，改为蒸汽轮机的纯冷凝低压转子，将冷凝器的循环水改为水塔，使蒸汽性能达到标准，回到纯冷凝工作状态。

2.3重构要素

(1)透平主机部件

鉴于低压缸过流部分在54kPa和4.9kPa范围内存在较大差异，本项目计划改造低压缸过流部分。在保持低压外缸的基础上，设计了两套纯冷凝和低真空低压转子和隔板，重新计算轴承载荷，更换支撑瓦。

纯凝结转子为2X6，低压组为2X5，比纯凝结转子低1级；在纯凝结循环条件下，末叶长1040mm，环区9.03平方米，而在低真空条件下，末叶长287.5mm，环区面积1.84平方米。

在重新设计汽轮机低压侧的基础上，对汽轮机的高、中、低压缸进行过流改造，减少蒸汽泄漏；为了减少汽液损失，采用反流方式改变流速流向；采用低焓降法，将高压转子从12个增加到14个，中压转子从9个增加到12个；将四级抽气孔与排气孔分离，中间部分改为4.5部分，冷却时间从334℃降至280℃，压力从0.80MPa降至0.45MPa。

(2)供热管网主循环供水管网设计

加热过程中，先关闭主机循环泵，再堵塞循环泵出口，堵塞循环水管道，将热网循环水引入冷凝器，再用蒸汽轮机排气加热网循环水[3]。

(3)冷凝水精滤装置

原冷凝水提取脱盐树脂只能承受低于60℃的问题。在加热过程中，冷凝液的温升可达80℃，因此必须用耐高温树脂代替原树脂槽。

(4)密封加热装置

在原轴封加热器中，由于冷凝水温度从40℃升至80℃，原轴封加热器散热面积不足，增加了轴封加热器，在低温加热中，管网再生水作为轴封加热器冷却水，在纯凝状态下，改为原轴封加热器。

(5)供油泵透平机

给水泵机组与主机组共用冷凝器。当负压降低时，当达到54kPa时，小型机器的输出功率会降低，使锅炉供水更加困难。因此，有必要进行适当的通流改造，增加阀座的通流面积，并在低真空供热时将给水泵汽轮机的蒸汽源从四段转换为二段，提高给水泵的供水能力。

(6)凝汽器

由于加热管网中高压缸的排气温度升高，加热管网中的循环水压力和温度高于原主循环水，需要改善其适应性，从0.3MPa提高到0.6MPa，更换冷却管喉部的波纹节和循环水进出口的波纹接头。

(7)抽气和抽气装置

随着高压缸排气压力和温度的升高，壳体温度也会升高，随着抽气率的降低，其内部含水量也会增加，给泵的运行带来极大的危害。改造真空泵和抽气系统的适应性，在进口处增加36平方米的壳体冷却装置，使进口温度从83度降至48度以下，确保装置的安全。

(8)辅助设备的冷却系统

在原辅机冷却水系统中，循环泵被用作输出水源。低压加热时，循环泵停机改造。安装了两个辅助冷却泵，一用一备。单台泵的流量为3000T/h，扬程为26米，以保证主机冷油器、发电机冷却水等部位的制冷需求。

(9)提高压力缸的隔热性能

在低真空供暖过程中，压力缸排出的蒸汽温度为83℃。

2.4投产后的使用情况

在低压供暖过程中，循环泵的功率由原来的190MW提高到500MW，热效率提高到200%，发电热消耗效率降低到3700KJ/kWh，能耗降至139.4克/度。整个系统的运行效率为89%；由于主水泵的关闭，为电厂节省了612万千瓦时的电力。由于冷却塔的关闭，节约了860万吨水。加热时，标准煤约7万吨。2.5现有问题

(1)电网增容后单位容量的变化

通过对电厂的改造，将电厂的发电能力从300MW降至240MW。

(2)由于系统的调整，需要根据热量来确定用电，因此，发电机的调峰性能较低

通过改进，它变成了背压型，用热量决定用电。用电负荷随热负荷而变化，峰值调节性能较弱，加热期热负荷一般在220-240MW之间。

(3)机组供暖抽气跳转，高压加热器跳转真空急降问题

在低真空加热过程中，由于机组的抽气跳转或高压加热器的跳转，大量蒸汽涌入冷凝器，导致真空迅速下降，可在1分钟左右达到低真空保护值。针对这一问题，通过实验研究，机组加热泵、高压加热器快速卸载等措施后，电力负荷立即从240MW下降到150MW，减少进水量，保持一定的真空度，确保机组的安全。

3结束语

300MW机组采用低真空再循环水加热，可大大提高加热容量，实现完全冷热源损耗回收，大大提高系统运行效率，降低系统能耗，产生明显的经济社会效果，对周边地区火电厂也有很好的示范和推广作用。