（陕西渭河发电有限公司 陕西西咸新区 712085）
摘要：通过对现有城市周边电厂汽轮机的改造，解决城市集中供热问题，同时提高能源利用率，对节能减排、防霾治污、改善人居环境也有很大促进。文章简要介绍了几种改造方案及优缺点。
关键词：汽轮机；供热；改造方案
近年来随着我国光伏，风能等新能源发电技术的不断发展，电力供应紧张局面得到缓解的同时，逐渐出现了发电能力过剩的局面，同时，我国正处在城市化快速发展过程中，北方各大中城市采暖供热缺口巨大，供热又具有良好的社会效益、经济效益和环保效益。加之，国家能源政策的引导和环保标准不断提高，对城市周边的一些凝汽式300MW亚临界机组向供热机组改造创造了空间。目前各发电厂多采用以下几种技术方案进行供热改造。
一、联通管抽汽供热改造。
联通管抽汽供热改造是目前国内应用最广泛、技术最为成熟的一种改造方法。其改造方法是在汽轮机中、低缸联通管上增加三通及调节阀，抽出部分蒸汽用于供热加热器，加热器疏水用疏水泵送回至除氧器或主凝结水管道。采用此种改造方案时要对联通管压力调整阀进行特别设计，至少要满足以下几点要求：①要保证阀门调节特性，随时满足供热蒸汽压力调整需要；②要保证中压缸排汽压力在合理范围，防止中压转子末级叶片过负荷或中压缸排汽不畅；③关闭时要预留蒸汽环形流道，保证汽轮机低压缸最小冷却蒸汽流量；④要具有快开功能，在某些特定的事故情况下，调节阀要能够快速开启，防止系统超压。
联通管抽汽供热改造方案几乎适应于任何机型的300MW或600MW汽轮机。通常情况下300MW汽轮机组通过此种改造可以抽出供热蒸汽300t/h左右，其特点是改造工程量小，运行方式灵活，热、电负荷适应性强，适应于供热负荷不是很大的中、小城市周边电厂。例如，某厂对国产300MW机组进行供热改造后，供热抽汽量可达350 t/h，供热热量800GJ/h；对引进型300MW机组进行供热改造后，供热抽汽量可达300 t/h，供热热量700GJ/h。
二、高背压供热改造。
高背压供热改造方法是将汽轮机的凝汽器当做供热一级加热器，再配合与联通管抽汽对应的二级加热器，将凝汽器与供热加热器串联运行来满足供热要求。目前国内对300MW机组的高背压改造多采用双转子互换方式。对低压缸通流部分及凝汽器进行改造，非供热季采用纯凝转子运行，与改造前运行方式相同。在供热季采用高背压供热转子，低压缸排汽压力可提高到54Kpa，利用排汽可将进入凝汽器的供热循环水加热到80℃直接用于供热，也可再配合二级加热器进一步提高供热循环水温。在改造及运行过程中要注意以下几点：①纯凝转子与高背压转子的互换性，由于不同的运行方式采用不同转子，因此每年要更换两次低压转子，这就要求高背压转子在设计时要保证与纯凝转子在几何尺寸、质量、配套隔板及蒸汽导流环等部套基本一致，而且具有安装、拆卸方便、省时省力，转子更换工期短的特点。②高背压运行时排汽压力升高，导致低压缸排汽温度上升，在某些特殊工况下排汽温度过高，为保证低压转子安全，需要另外增加低压缸喷水减温装置。③高背压方式运行时由于原循环冷却水系统停运，主要辅机的冷却水须由邻机提供或另行设计。④高背压方式运行时，凝结水温度达到83℃左右，需要对凝结水系统精除盐等装置进行耐高温改造。⑤由于供热循环水要直接进入汽轮机凝汽器，对凝汽器要进行重新设计和改造，保证其水侧工作压力达到0.6MPa以上，工作温度达到85℃以上。⑥高背压运行时，要尽量保持电、热负荷稳定，防止电、热负荷波动相互影响，甚至导致机组故障停运。
此种改造的特点是供热、发电效率高，经济性好；需要对汽轮机凝汽器及低压转子进行大规模改造，投资较大，热电适应性较差，适应于大城市周边供热量较大的机组改造。例如，某厂对引进型300MW机组进行高背压供热改造后，单台机组供热热量可达1800GJ/h。
三、低压转子光轴改造。
低压转子光轴改造是将汽轮机的低压转子利用光轴代替，中压缸排汽全部用来供热，光轴仅起传递扭矩作用。在改造及运行过程中要注意以下几点：①中压缸背压改造后，机组低压部分没有蒸汽进入，为防止低压部分鼓风发热，需要对低压转子进行光轴改造，需要重新设计制造低压转子，完善低压转子结构，使其满足中压缸背压运行的要求。②机组中压缸背压运行时，没有蒸汽进入低压缸，需要对低压缸上原有的进汽口进行有效封堵，防止异物进入低压缸内部，影响机组的正常运行。③原凝结水系统及精除盐装置停运，需要考虑在供热加热器疏水系统加设高温除盐装置。④原循环冷却水系统停运，主要辅机的冷却水须由邻机提供或另行设计。
此种改造的优点是仅用光轴代替低压转子，不用改造凝汽器，其缺点是电负荷受热负荷制约，供热灵活性差。适应于中压缸排汽压力小于0.5Mpa的机组改造。例如，某厂对国产300MW机组进行供热改造后，供热抽汽量可达550 t/h，供热热量1300GJ/h。
四、乏汽供热与热泵配合改造。
乏汽供热与热泵配合改造是将空冷机组的部分排汽直接引至供热加热器，由于空冷机组允许背压高，所以也不用对汽轮机进行改造。一般利用乏汽就可将供热循环水加热至70℃以上，再利用热泵将凝结水中的热量提取，再次加热供热循环水至90℃以上，从而满足供热需求。其优点是改造工作量小，改造工期短，运行灵活性高。例如，某厂对300MW空冷机组进行了此种改造供热改造后，供热热量700GJ/h。
几种改造方案对比
结语：虽然目前供热改造是300MW亚临界机组提高经济效益和社会综合效益的主要途径，也是解决城市供热不足问题的主要途径，但由于各机组实际情况和供热环境不尽相同，具体采用哪种改造方式还需要根据实际情况综合研究，综合考虑安全性、经济性、供热能力、供热可靠性、发电调峰能力及烟气污染物排放等因素，慎重实施，以满足供热、供电要求，达到改造目标。
参考文献
[1]邵建明.300MW湿冷汽轮机双转子互换高背压供热改造应用.[J].能源研究与信息，2014.2
[2]张继斌.云冈热电直接空冷热泵系统的应用与实践.[J].电站辅机.2016.3
[3]西安热工研究院有限公司.陕西渭河发电有限公司6号汽轮机通流及高背压改造性能试验报告.[D]2018
论文作者:第五维华,田鹏康
论文发表刊物:《电力设备》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/13
标签：转子论文; 低压论文; 机组论文; 汽轮机论文; 凝汽器论文; 加热器论文; 光轴论文; 《电力设备》2018年第20期论文;