背压式汽轮机加装后置式汽轮机最佳工况选择.doc

背压式汽轮机加装后置式汽轮机后 最佳工况的选择 赵肃铭 等 摘 要：本文研究了背压式汽轮机加装后置式低压凝汽式汽轮机后，在两机的额定流量严重不匹配时，如何选择最佳运行工况，以及对流量过小的汽轮机如何提高效率的方法。 关键词：后置式汽轮机；最佳工况；旁通进汽 1 前言 在一些热电厂或企业自备电站的背压式汽轮机中，有些因无热负荷或热负荷过少而无法运行，有些只在冬季采暖供热时使用，夏季则停运。为了提高这些背压式汽轮机的设备利用率，一些热电厂加装了后置式低压凝汽式汽轮机，以背压式汽轮机的排汽作为后置式汽轮机的汽源进行发电。如果背压式汽轮机的排汽全部进入后置式汽轮机中，就构成一个凝汽式汽轮发电系统；如果背压式汽轮机的排汽一部分进入后置式汽轮机中发电，而其余部分都直接用于供热，就构成一个抽汽凝汽式汽轮发电系统。这样，背压式汽轮机就可全年发电，而后置式汽轮机也可全年发电或夏季发电，从而提高了发电设备的利用率，增大了发电能力。 由于种种原因，背压式汽轮机的额定流量和后置式汽轮机的额定流量往往是不一致的。通常后置式汽轮机的额定流量比背压式汽轮机的额定流量少，因此造成两台汽轮机的蒸汽量不匹配。例如为华能伊敏煤电公司B6—3.43／0.49型背压式汽轮机加装一台N4—0.5型后置式低压凝汽式汽轮机，是用一台8000kW次中压抽汽凝汽式汽轮机改造而或。原机进汽参数为2.35MPa、390℃，改造后的进汽参数为0.49MPa、250℃。由于后置机的比容由改造前的0.124m3／kg增加到改造后的0．49m3／kg，比容增加近四倍。其主汽阀、调节汽阀以及各级的通流能力受到了极大的限制。为了适应低参数进汽的需要，在原汽轮机构造中的十一个级中拆除前五个级，只保留后六个级，同时扩大主汽阀和调节汽阀的阀碟和阀座尺寸，增加其进汽量。即使如此，后置机的进汽量也只能控制在30t／h左右，相应的电功率为4000kW左右。但该背压式汽轮机的额定进汽量为58t／h，出现了供汽量的不匹配。如果按背压机的理想工况运行，这时效率较高，发出功率较多，但后置机由于进汽量过大，各阀门受通流能力的限制，流动损失大大增加，效率大幅度降低，功率也大为减少，以致流量的增加不抵损失的增加，功率反而降低。从该机运行记录中看到，背压机进汽45t／h时，背压机的发电功率是4500kW，而后置机的发电功率只有2000kW，当背压机的进汽为29.5t／h时，背压机的发电功率为2500kW，其后置机的发电功率为4000kW。两机同样发6500kW的电功率，前者用去45t／h 2 背压式汽轮机与其后置式汽轮机流量不匹配时热力过程分析 当背压式汽轮机的额定流量与其后置式汽轮机的额定流量相差较多，造成严重不匹配时，不可能使两机都在设计工况下运行，如保持一机在设计工况下运行，一机必然在远离设计工况下运行。为了分析这一问题，现以内蒙某一热电厂的一台B12—50／10型12000kW背压式汽轮机及其N12—10型后置式凝汽式汽轮机为例进行说明。该背压式汽轮机的额定汽量为150t／h，其后置式汽轮机的额定进汽量为75t／h，只为背压汽轮机进汽量一半。冬季背压汽轮机在额定工况下运行，其150t／h的排汽中，75t／h蒸汽送到后置机中发电，另75t／h蒸汽送到热网中供热，满足了发电供热需要。实际上该后置机是按冬季的需要设计的，这时两机都有最好的设备利用率和最佳的运行状态。然而在夏季，无采暖热负荷时，两机只能按后置机的75t／h的进汽量工作，这样，背压汽轮机不得不在半负荷以下的工况运行，这时该机各级的速比远远偏离了最佳值，致使汽轮机的效率大幅度下降，出力大大减少。 表1为内蒙某一热电厂背压汽轮机冬夏运行时详细的现场实测数据。 表1 由实测数据可见，夏季运行时，背压机的进汽量为其额定进汽量的一半，而发电功率只为额定功率的四分之一左右。 表2是内蒙古电力研究院于2001年8月对该机所做半负荷热力试验数据统计表。 表2 从表2可见，在额定进汽参数下，进汽量低于额定进汽量越多效率下降越多。例如在67.7—75t／h进汽时，汽轮机相对效率为0.435—0．436；进汽量为60t／h时，相对内效率下降到0.41。 表3是对该机进行半负荷变工况热力计算所得热力特性数据一览表。此计算结果和试验实测结果基本一致。 表3 从表3可见，在半负荷运行时调节级后的压力下降较多，调节级焓降过大，速比过小，远远偏离了最佳速比值，使效率过低。而各压力级的焓降均相应减少。特别是第三、第四压力级的焓降减少过大，引起速比过大，远远偏离了最佳速比值，效益亦显著降低。同时由于各级焓降变