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摘要：高背压循环水供热使将凝汽器中的乏汽压力提升，是凝汽器中的真空度降低，提升冷却的水温。通过凝汽器的改造，对供热系统进行改造，增加热网加热器。充分结合凝汽式机组的排气性能，有效的降低冷源损失，提升机组的热循环效率。在供热的基础上，不断的增加机组的规模，有效的减小供热时的抽气量，缩短工期，增加经济效益。本文对高背压供热改造方案进行分析，并且结合试验，分析改造后的热力性能。
关键词：火电机组；高背压供热；热力性能
高背压循环水供热机组使近年来提出的一类采暖供热技术，由抽凝式机组改造而成。此类供热方式是在上个世纪80年代最早出现，经过改造后，机组运行非常稳定。在国家节能减排理念提出后，各类发电企业对纯凝机组进行改造，从而实现热电联产。
一、高背压供热改造方案
（一）整体改造方案
在高背压供热改造之前已经对热网进行更换，但是换热站与改造机组之间还存在差异。因此通过建立新的换热站，有效地减少管道输送热量中产生的耗损。采用一期和二期机组进行分层供热，提升供热的稳定性。
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图1 供热改造示意图
（二）循环水系统改造方案
一期循环水供热改造工程应该结合凝汽器冬季供热的情况，只有确保辅机顺利运转的情况下提升循环水量，确保循环水量可以达到1000立方米每小时。由于原有的水泵太大，不能满足供水的要求，需要建设两台小型的水泵才能起到效果，其中一台处于运行状态，另一台处于备用。辅机循环水系统的操作流程实施中，主要先将辅机循环水泵的进水管打开，采用冷却塔将水冷却，然后将钢闸门和平板滤网启动。辅机循环水泵可以采用两台，用百分之百容量定速循环的方式，确保水容量充足。两台辅机循环水泵应该在原循环水泵房间内，从冷却塔水池将水抽出后进入循环水泵中，从循环水泵房到汽机房，实现进水管内水的循环。结合冬季辅机的冷却性能，将循环水回水管直接引入到水母管处。将热网循环水压力设置为1.5兆帕。，升原有的设计压力，因此要对凝汽器的热网管道进行升级，提升其承压能力，确保其可以在高温环境下工作。
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（三）汽机本体改造方案
1、改造方案
1.1 原则
将一台145MW汽轮机与一台300MW汽轮机组合，采用联合供热的方式，采用高背压循环水供热的方式，在中低压处连通管道，对循环水进行二次加热。汽轮机在不同的运行环节中，应该确保低压缸排气流量处于恒定的状态。运行的背压为38.5千帕，排气温度应该控制在80℃左右，才能确保机组顺利运行。
1.2 特点
在低压模块设计环节中，应该采用隔板的方式设计保持不变，在低压通道设计环节中，应该流向和面积结合热力计算的情况。在中低压联通管道进气量比较大时，可以有效地降低缸口的压力。中低压连通管道的压力为0.244兆帕，实际低压为0.14兆帕，其中导致压力损耗超过40%。这说明低压流通面积比较大，因此在低压流通面积设计中，应该结合定额工况的负荷情况。然而在中低压联通管道压力设计环节中是在抽气量较大的背景下设计，低压第一级参数设计比较高，因此导致压缸效率不高。压缸排气温度比较高，排气压力达到30M帕时，温度已经超过80℃，如果排气压力继续升高，那么温度也会持续升高。因此此方案应该对低压重新设计，选择合适的低压流通面积，才能有效地防止抽气后导致的节流损失。
1.3 高背压汽轮机改造范围内的结构
在高背压汽轮机改造范围中应该对低压转子进行设计，采用无中心孔转子才能确保一轮平均的分布。转子材料应该选择复合材料，采用统一的强度设计，有效地降低材料的脆性。在低压隔板设计环节中应该采用焊接式的结构，低压全部为弯曲型叶片，在维修环节中应该有效的控制低压隔板的厚度。在动叶片设计环节中应该提升其光滑性，为了有效地使用高倍压小流量的工况，提升安全运行的效果，可以采用刚性叶片，在使用之前应该对其强度进行试验。导流环喷水冷却装置安装环节中可以起到循环水供暖的效果，低压缸排气温度也会逐步提升。为了有效的防止温度过高引起间隙过大的问题，可以设置导流环喷水冷却装置。
二、火电机组高背压供热改造热力性能分析
在对机组实验分析获得最小抽气工况的情况下，获得最佳的经济性能，为了对不同负荷的经济性能进行分析，本次研究对处于最小抽气工况的排气温度进行对比试验。
（一）工况选择
汽轮机在脱硫的环节中不能正常使用，机组的抽凝工况的最大发电功率仅能达到105mw。
（二）实验条件和过程
结合每一次试验对工况的要求，运行人员应该及时的调节机组的运行参数，并且确保参数处于恒定的状态下，有效地防止参数偏差导致实验不符合工况要求。结合试验工况的负荷情况调整中低压，对低压缸排气温度进行合理的控制，在单元试运行环节中应该结合系统隔离的方式，确保各个系统都能独立运行。及时向系统补水，调整氧气水箱的位置，并结合水位的高低，确保加热器水位处于恒定的状态。试验期间应该对水箱的水位和水位的变化情况进行分析，有效地防止水围波动过大。机组平稳运行60分钟以上，从而对仪表的数据进行收集和分析，在每一工况实践中都要持续两个小时。采用数据采集装置，采集数据的频率为30秒钟一次。
（三）实验结果分析
在此次试验中供热抽气器流量波动非常大，供热抽汽回水流量属于恒定的状态，试验结果的计算主要对供热蒸汽回水流量进行分析，循环水供水流量和循环水回水流量才用现场超声波流量进行检测和计算，对现场的瞬时流量进行分析。在试验完成后将现场的循环水供应和回水流量进行对比，结果发现循环供水流量的数值与实验专用超声波流量计量的结果保持一致。循环水流量采用超声波流量计算和测量，精度有待于提升。循环水进水量的温度测量中采用热电偶测量精度也比较低，而且管道直径非常大，测点不多，导致测点混合不均匀，对实验结果的精确性产生非常大的影响。因此凝汽器热负荷不能采用循环水流量和循环水进出水温进行计算，而是应该采用凝汽器蒸汽流量进行计算。机组在高倍压情况下运行，冬季高背压供热的额定进气量效率非常高，中压缸的效率可以达到90%以上，低压缸的效率可以达到85%以上。在高压和中压缸的效率改善中，应该对机组进行试验，因此通过大量的改造，对间隙进行有效的调整，高压缸的效率得到显著提升。机组低压缸的效率没有显著提升，与设计之间存在很大的偏差。由于机组高背压循环供热的方式会导致冷源损失，但是对高压缸运行效率不会产生明显的影响。
结语：
高背压改造中需要结合各类外界条件，要充分考虑热负荷的状况。在大机组高背压改造环节中，应该具有稳定的外界热负荷条件。
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论文作者:金玺,邓楠
论文发表刊物:《电力设备》2020年第2期
论文发表时间:2020/5/8