信息详细内容绍兴市新民热电赵建红 陈耀东
摘 要：通过改造实例介绍了传统的抽凝式汽轮机，通过部分结构改造，成为抽凝式或背压式兼用的双功能汽轮机，以适应日供热负荷变动大的运行工况，更可作为调峰机组，配合主背压机运行。其运行方式灵活，热负荷变化适应性强，比减温减压器节能效果好，经济效益好，且改造费用低，机组可靠性高，是老热电厂适应供热负荷变动大的较佳选择。
关键词：改造 双功能 汽轮机
前 言：
一些曾以抽凝式汽轮机为主的老热电厂，在煤价居高不下、环保要求日益提高、生产成本年年上升的压力下，凡是抽凝机运行，发电越多越亏，当昼夜供热负荷变动大时，煤耗激增，亏损严重，有的企业采用拆抽凝机，新装背压机；有的将旧抽凝机返厂，重新改造成背压机，但是均无法适应晚上低供热负荷的运行工况，因为当供热负荷低于额定的50%时，背压式汽轮机的单耗比抽凝机反而高，当供热负荷变化超过50%时，单纯的背压机难以稳定地运行。
为适应日供热负荷变化大的实际工况，更为了节能降耗，我们对原抽凝机进行部分结构改造，热负荷大时按背压机工况运行，热负荷小时按抽凝机工况运行，成为具有双重功能的汽轮机，其改造简单可行，改造费用仅需27万元，改造进度快，机组具有热负荷适应性强，运行方式灵活，节能效果好（较抽凝机），经济效益显著等优点，是老热电厂改造的最佳选择之一。
实例介绍如下：
一、抽凝式汽轮机改造的必要性：
1、以C12-4.9/0.98型12MW冲动式抽凝机为例：
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数据 序号 |
项目 |
单位 |
参数 |
备注： 当锅炉效率为90%，吨标煤产汽为9.6t/t，最大抽汽80t/h时，外供汽约66t/h，则供热比a=Qr/Qh=66/112=0.589，用于发电标煤量Bd=112×（1-0.589）/9.6=4.795t，该汽轮机的发电标煤单耗B d=4.795/12000=399g/kwh |
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1 |
进汽压力/进汽温度 |
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4.9MPa/470℃ |
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2 |
进汽量 |
t/h |
112 |
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3 |
最大抽汽量 |
t/h |
80 |
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4 |
抽汽压力 |
MPa |
0.98/298℃ |
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5 |
低压缸流量 |
t/h |
28 |
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6 |
排汽压力 |
MPa |
0.005 |
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7 |
电功率 |
kw |
12000 |
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8 |
汽耗 |
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7.25 |
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9 |
主汽焓值 |
KJ/Kg |
3364 |
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10 |
抽汽焓值 |
KJ/Kg |
3150 |
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11 |
发电标煤单耗 |
g/kwh |
399 |
上述抽凝机即使在额定工况时，向外供汽66t/h，发电标煤单耗已达399g/kwh，当供热负荷小时，单耗还要增大。当供热负荷大于66t/h时，还要用减温减压补充供热，发电标煤单耗更大，这远比全背压机的200g/kwh煤耗高，为了节能减排和企业的经济效益，必须努力降低单耗，并能适应热负荷变化大的供热工况，因此对原抽凝机进行结构改造，减少冷凝排汽量，减少冷端损失，减少发电比例，可以减少标煤单耗，从而提高一次能源的利用效率。
二、改造抽凝机的常用几种方案比较。
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序号 |
改造方案 |
工程量 |
投资及效益 |
适用工况 |
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1 |
新装反动式背压机替代旧抽凝机 |
需重做基础，按新背压机改造其系统，设备投资比冲动式高500万元，工程量大，工期为三个月。 |
约2000万元，汽耗10.5kg/kwh，汽耗低，效率高，效益好。 |
在同样供热量工况下，反动式背压机比冲动式背压机多发电10-12%，汽耗低5%，B12-4.9/0.98机为例，年多创效益约500万元。 |
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2 |
新装冲动式背压机替代旧抽凝机 |
重做基础，系统改造。工程量大，工期3-4个月。 |
约1500万元，汽耗11.10kg/kwh，但汽耗高于反动式汽轮机。效益较好 |
有稳定的80%以上的供热负荷，效益好。不适用供热小于50%以下工况。 |
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3 |
拆旧抽凝机返改造厂改为背压机 |
改造厂利用原汽缸和轴，重配装6级叶轮的背压机，但工期长（约半年），投资费用虽少，但效率比新背压机低 |
约1000万元，旧机寿命及效率不及新的 |
适用有稳定的80%以上供热负荷工况，但效益低于新的冲动式汽轮机，旧机寿命效率不及新的。 |
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4 |
改造成为双功能（抽汽兼背压）汽轮机 |
本体不改动，将油动机改为手动控制，增设除盐水喷淋，降低后汽缸温度 |
约30万元 |
效率和效益低于背压机。可以适应供热变动大的工况，可以根据供热量随时切换成背压式或抽凝式运行。 |
上述四种方案比较，前三种均为改造成单一的背压机，其中改造反动式背压机是最佳效率，最佳效益，它们都适用于供热负荷50%以上，且又稳定的工况，效率高，效益好，否则低背压运行效率很低，单耗还比抽凝机高，另外有经济实力的热电厂，不宜采用旧汽轮机返厂改造方案，因为用重金改造，长工期去改造旧汽轮机，无论机器的效率、寿命，以及运行的可靠性，远比新机器差，是得不偿失。正如二手汽车返新改造得最好，性能和单耗永远不如新的汽车。相对来说，改造成双功能的汽轮机，由于其投资省，改造量小，费用低，可靠性高，改造后可适应供热负荷变动大的运行工况，可随时根据供热量切换成背压式运行，化小钱也能取得较低能耗，最好效益。
三、抽凝式汽轮机改为双功能汽轮机内容。
1、将原由调速系统控制的抽汽油动机，改为手操控制。如图1：
图1 抽汽油动机改为手动控制
2、凝汽器内部增设专用的除盐水喷淋装置，提高真空，以降低后汽缸的排汽温度。除盐水喷淋水量为20～40t/h，其压力应为0.3～0.5MPa，如图2：
图2 凝汽器增设除盐水喷淋系统
3、改造汽封系统，保证轴向推力平衡。严格控制汽封间隙和通流间隙。
4、加工严重磨损的旋转隔板结合面，对最小开度复查，保证控制进入低压缸蒸汽流量在4-5t/h，从而减少凝结产生的冷端损失。
四、抽凝机改造为双功能汽轮机运行的注意事项。
1、背压机运行时排气缸温度不应高于70℃。由于进低压缸的排汽量随着热负荷变动而变化，存在着汽轮机的鼓风摩擦，会引起排汽缸的温度升高，增加除盐水的喷淋量，能提高真空，加速冷却，确保后汽缸温度不超，所以除盐水量必须随供热负荷的变化作实时调整。
2、低负荷运行时，进汽量不应低于18t/h，才能保持抽凝式稳定运行。
3、当供热负荷偏小时，可由背压机手动切换成抽凝机运行。
4、当供热负荷在50t/h以上时，切换成背压式运行。此时投入喷淋装置，工业抽汽管道为排
汽管道，低压缸进汽量为最小流量。
5、在手动调整旋转隔板行程时，要结合热负荷量，特别要注意防止过调。
6、相关改造和改进，应征得制造厂家设计部门的意见，以免考虑不周造成不良后果。
五、改造为双功能汽轮机，相同供热负荷情况下的经济效益分析。
双功能机组背压工况下运行与抽凝工况下运行经济效益比较（取外供热量60吨/小时情况下比较）
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序号 |
项目 |
按原抽凝工况下运行 |
按改后双功能背压工况运行 |
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1 |
进汽压力/进汽温度 |
4.9MPa/470℃ |
4.9MPa/470℃ |
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2 |
汽机进汽量（吨/小时） |
104 |
79 |
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3 |
外供热量（吨/小时） |
60 |
60 |
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4 |
本厂用汽量（吨/小时） |
15 |
14 |
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5 |
抽汽压力 |
0.8 |
0.8 |
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6 |
低压缸流量（吨/小时） |
2.8 |
4 |
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7 |
机组轴封用汽（吨/小时） |
1 |
1 |
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8 |
排汽压力（MPa） |
0.005 |
0.005 |
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9 |
发电量（kw） |
11500 |
6500 |
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10 |
耗标煤量（吨/小时） |
10.83 |
8.23 |
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11 |
标煤（原煤）（元/吨不含税） |
980（770） |
980（770） |
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12 |
煤成本（元/小时） |
10.83×980=10613 |
8.23×980=8065 |
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13 |
电收入（元/小时） |
11500×0.88×0.4954=4649 |
6500×0.88×0.4954=2628 |
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14 |
热收入（元/小时） |
60×0.91×166=9064 |
60×0.91×166=9064 |
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15 |
总收入（元/小时） |
4649+9064=13713 |
2628+9064=11692 |
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16 |
固定成本（元/小时） |
3540 |
3540 |
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17 |
总成本（元/小时） |
3540+10613=14153 |
3540+8065=11605 |
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18 |
利润（元/小时） |
13713-14153=-440 |
11692-11605=87 |
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19 |
年税前利润（7000小时） |
亏308万元 |
盈60.9万元 |
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20 |
供电标煤单耗（g/kwh） |
412 |
257 |
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备注：发电总厂用电以12%，管损以9%，售电价0.4594元/千瓦时，售热价166元/吨（不含税），标煤产汽率9.6吨/吨，原煤价770元/吨（不含税），标煤价980元/吨，原煤热值5500大卡计算。 |
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从上表可知，在外供热60吨/小时的情况下，抽凝式工况运行，由于存在冷端损失，供电标煤单耗412g/kwh，年亏损308万元。如改为背压式工况运行，冷端损失大大减少，停用了循环水泵，还节省厂用电，节省用水，供电标煤单耗下降为257g/kwh，年能盈利约60.9万元。背压式工况时，供热量越大，单耗越低，效益越好。双功能机组按背压工况运行比按抽凝工况运行能耗降低，经济性更高，且煤价越高差值越大。
结论：抽凝式汽轮机改造为双功能（抽凝兼背压式）汽轮机，可以适应日负荷、季负荷变动大的运行工况，也可作为调峰机组，配合主力背压机运行，其运行方式灵活，热负荷变化适应性强，当背压方式运行时，冷端损失大大减少，比抽凝方式运行单耗明显降低，经济效益大大提高，又由于改造方案简单易行，投资少，工期短，运行安全可靠，适合资金短缺的老热电厂，这种化小钱的简单的改造升级，是降低单耗，提高效益的一种较好选择。但必须指出，无论怎么改造，单耗和效益都不如冲动式背压机，更不如反动式背压机。
各厂应根据实际的供热负荷来选择匹配的背压机，或改抽凝机为背压兼抽凝的双功能汽轮机，要应厂之宜，结合供热量的变化，合理选配。
