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摘要：介绍了我国乏汽余热利用在北方热电厂供热的必要性，光轴供热改造技术情况以及光轴供热改造在热电厂乏汽余热回收领域应用中应注意的问题。光轴供热改造可有效回收乏汽余热并可应用于城市集中供热，即会在节能减排方面发挥重要作用又会有效解决目前热电厂供热不足问题。随着光轴供热改造逐渐在亚临界机组中进行尝试。本文详细阐述河北某300MW亚临界热电厂的光轴供热改造技术的可行性及经济性，以供后续项目参考。
关键词：乏汽利用；光轴；集中供热；亚临界热电厂
引言
面对能源和水资源紧缺、环境日益恶化以及因原煤价格上涨而引起的发电亏损现状，作为能耗和排放大户的火力发电厂，如何合理地利用乏汽余热，成为火电厂提高机组效率、减少煤耗而达到节能降耗的主要举措之一。
根据现阶段节能环保政策广泛实施，拟通过挖掘内部潜力，提高电厂热效率，增加供热面积，在满足城市发展增加的供热需求的同时又可以提高机组效率，增加供热收益。在高背压双转子、吸收式热泵等多种乏汽余热利用技术方案中，光轴供热改造是一种技术上可行，经济性极好的选择方案。
1、光轴供热改造技术
将现有汽轮机改成高背压式供热机组，低压缸不进汽，主蒸汽由高压主汽门、高压调节汽门进入高中压缸做功。中压排汽（低加回热抽汽切除）全部进入热网加热器供热。低压转子拆除，更换成一根光轴，连接高中压转子与发电机，起到传递扭矩的作用。在采暖期机组采用光轴方案运行，即背压机运行，在非采暖期机组切换回冷凝模式运。此改造技术可以回收原由低压缸进入凝汽器排汽热量，改造后没有低压转子，蒸汽没有焓降，可以使尽可能多的热网用于供热。
光轴供热改造需重新设计连通管，将蒸汽引至热网加热器，在采暖期时，要将“低压转子”换成“光轴”，采暖期结束要将“光轴”换成“转子”，对于其他的系统基本不需要的改造。该技术有如下特点：
1）能尽量多地回收乏汽余热量，提高电厂的供热能力。
2）除汽机本体外，其他系统的改造工作量少，投资小。
3）改造后不需要增加耗能设备，运行成本少。
2、光轴供热改造的应用实例
以河北某热电厂2×300MW等级亚临界供热机组为例。热电厂配2台1025t/h燃煤锅炉及2台300MW抽凝式汽轮发电机组。热电厂原对外供热能力为569MW，对外供热面积为1300万平方米，供热期间浪费的乏汽余热量约为8.8×1011kJ。
光轴供热改造技术需对汽轮机本体及回热辅助系统进行部分改造，改造内容如下：
1）在中低压缸联络管上更新原有的关断蝶阀，使低压缸不进汽。主蒸汽由高压主汽门、高压调节汽门进入高中压缸做功，中压排汽（低加回热抽汽切除）通过新增的管路全部进入新增的热网加热器供热。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆低压转子拆除，更换成一根光轴，连接高中压转子与发电机，起到传递扭矩的作用。
2）电厂采用100%汽动给水泵，改造后凝汽器仍需要正常运行，减少循环水量。为防止低压缸鼓风发热，需要提供10t/h 中压缸排汽经减温减压后（60~90℃）进入低压缸，带走鼓风发热产生的热量。机组运行时，真空泵正常运行，少量循环水进入凝汽器，机组真空5~10kPa，低压轴封不需要改动，运行中正常供汽密封。
3）汽轮机采用光轴改造后，机组额定抽汽量为687.22t/h，最大抽汽量为713.65t/h，原热网加热器容量不够，需新增一台面积约为1200㎡的热网加热器，新增的热网加热器供热能力约为119MW。
4）采用中排汽通过减温减压对光轴进行冷却，光轴改造后，蒸汽不再进入低压缸，给水回热系统中切除原5、6、7、8 号加热器（HTR.5，HTR.6，HTR.7，HTR.8 即5、6、7、8 抽）。凝结水通过轴封加热器后，直接进入除氧器（HTR4）。
5）新增的热网加热器疏水通过新设置的疏水冷却器回流至凝汽器，疏水冷却器后设置调节阀组用于调节热网加热器的水位。疏水冷却器的冷却水取至轴加后的凝结水。
在对汽轮机低压缸进行光轴改造后，可增加最大供热负荷119MW，设计可回收利用余热95MW，采暖期按120天计，室内计算温度为18℃，采暖期室外平均温度：tp=-1.5℃，室外计算温度：tw=-10℃，采暖负荷利用小时数为2880h×（18+1.5）/（18+10）=2006h，每个采暖期可回收的乏汽余热量约为95MW×2006h=6.84×1011kJ，按标煤低位发热值取29271kJ/kg，回收余热量折合标煤2.34万t，减少大量大气污染物的排放，环保效益突出。按北方采暖负荷45W/㎡计，利用此技术回收的余热可增加供热面积211万㎡，可有效缓解当地的供热负荷缺口。北方集中供暖一般热价取25元/GJ，每年可产生供热经济效益约2150万元，在提高机组热效率的同时，还可以获得很好的经济效益。
运用光轴供热改造技术，可以获得好的经济效益，其投资是吸收式热泵技术的1/3，是高背压双转子技术的2/5，光轴供热改造项目投资回收期约为2.2年。
3、光轴供热改造中应注意的问题
光轴供热改造技术理论上适用于所有热电厂，在城市热网的实际热负荷需求已经接近或者超过热电厂设计的供热能力的情况下，光轴供热改造相较于其他余热回收技术，经济和环保效益尤为明显。
低压”光轴”转子与原低压转子重量和临界转速设计时应尽量相匹配，承支反力与原机组有略有变化，是否在轴承压比允许范围内需要详细校核。
关于汽轮机本体改造后，轴系的安全稳定性，包括轴承比压、轴向推力、剪切力矩、临界转速等需要汽机厂出具相应的安全性论证说明；
光轴改造后配套的逆止阀、快关阀动作后对主机安全性的影响，完善主机的保护及控制逻辑等事项均需要由汽机厂出具相应的专题报告。
新增热网加热器的水位线往往与原加热器不一致，新增热网加热器的疏水尽量不要并入热网加热器疏水，否则会引起水位调节困难的问题。
光轴改造后应尽量使新增热网加热器的疏水回流至凝汽器，在满足凝结水泵和轴加的最低运行要求水量的同时，还能使尽可能多的凝结水通过精处理装置，优化锅炉水质。
4、结语
综上所述，光轴供热改造技术不仅可以获得良好的经济和环境效益，同时能够提高火电厂的节能减排能力，这既有利于电厂节约成本、提升竞争力和完成环保义务，同时又符合国家关于转变发展方式、节能减排的发展思路。光轴供热改造技术现已成功在300MW亚临界机组的实践运用，随着光轴供热改造逐步在亚临界机组中的推广，此技术将会在蓝天保卫战站中发挥更加积极的作用。
参考文献：
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[4]李岩.电厂循环水余热利用技术综述[J].建筑科学，2010，26（10）.
论文作者:毛刚,戴佳栩,金宇航
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第16期
论文发表时间:2019/3/5
标签：光轴论文; 加热器论文; 疏水论文; 机组论文; 余热论文; 转子论文; 低压论文; 《建筑细部》2018年第16期论文;