摘要：本文阐明了将6MW抽凝式汽轮机组利用抽汽供热的运行方式，改造成低背压、小排汽量运行，利用低真空运行循环水供热的方式的必要性及可行性，通过对汽轮机凝汽器的改造及对机组运行参数的调整，完全可以实现在机组的低真空运行情况下的安全、经济运行，结合生产实际和理论计算论述了6MW抽凝机组经过改造可以达到节能增效的目的。
关键词：6MW机组 循环水供热 设计 运行
中图分类号： S611 文献标识码： A
一、热电厂环境概述
二、抽凝机组进行低真空运行循环水供热改造的必要性
众所周知，火力发电厂的生产过程是将燃料（煤、石油、天然气等）的化学能，在锅炉内燃烧变成蒸汽的热能，在汽轮机内蒸汽又冲动汽轮机旋转，把蒸汽的热能转变成机械能，汽轮机又带动发电机旋转，进而把机械能转变成电能。在这一系列能量转换过程中，存在着各种能量损失。这些损失包括在锅炉内的未完全燃烧损失、排烟损失、散热损失；在蒸汽管道内输送的散热损失；在汽轮机内热能转换成机械能存在的节流损失、余速损失、磨擦鼓风损失、漏汽损失和机械损失；在发电机内的机械损失和磨擦损失等。而更为重要的是，在完成能量转换的热力循环过程中，大量的蒸汽在汽轮机内作功后，携带着一定的热量凝结成水而排入凝汽器，从而存在着冷源损失，这部份损失约占新蒸汽热量的60%，因此，火力发电厂中凝汽式汽轮发电机组的循环热效率只有30%左右。
近年来由于工业、交通和城市建设发展较快，使城市承受废气、废水、噪声等污染日趋严重，尤其以废气污染最为严重。空气悬浮物微粒、二氧化硫、氮化物等均严重超标，由于污染严重，导致发病率高，破坏了生态环境平衡。为尽快改善镇内环境质量，迫切需要增加集中供热热源厂的供热能力，以替代污染严重的分散小锅炉，土锅炉、火墙、火炕等供热热源。
综上所述，通过对热电厂6MW抽凝机组的低真空循环水供热改造，由集中供热热源代替分散的小采暖锅炉，热电联产、以大代小是十分必要的。
三、6MW抽凝机组低真空运行循环水供热改造的可行性
从20世纪60年代开始，人们就想到了直接利用冷却凝结水的循环水供热，把冷源损失降到最低限度。由于循环热效率决定于蒸汽的初终参数和凝结水温度，为了减少冷源损失，人们试图用提高蒸汽初参数，降低终参数和凝结水温度来实现。然而，提高蒸汽初终参数将受到设备制造、金属材料、制造工艺的限制。
四、6MW抽凝机组低真空运行循环水供热改造的安全性分析
C6-3.43/0.49型抽凝式汽轮机低真空运行，利用循环水供热，一方面由于减少了冷源损失，显著提高了电厂的经济性，另一方面由于背压提高，改变了汽轮机的热力工况，使汽轮机长期在变工况下运行。汽轮机在低真空运行，利用循环水供热时，影响机组安全运行的因素主要有两个方面：一是由于循环水温的升高，回水压力升高，危及凝汽器的安全；二是在低真空运行时，轴向推力增大，危及通流部份的安全。
（一）对凝器系统的改造
根据要求和主机参数，对凝汽器强度进行分析计算并选择了保证凝汽器安全运行的改造方案，凝汽器改造主要包括：
1.水室法兰与筒体焊缝加大，将水室法兰与筒体的焊缝由5mm加大到10mm；
2.更换前后拉杆，将水室盖板与管板的拉杆由原来的￠30mm增加到￠40mm，以增加其抗压强度； 3.水室法兰加固，将水室法兰加固，增加法兰与筒体的连接件，以增强水室法兰刚度，在盖板上的径向和圆周方向增加了加强筋，以提高其强度；
4.具体焊接过程应缓慢进行，以防止凝汽器筒体、法兰、盖板变形，并且要对称焊接。
（二）轴向力计算
轴向推力对机组低真空运行安全至关重要。汽轮机转子推力随机组的结构不同和参数变化而变化。对于C6-3.43/0.49型抽汽凝汽式汽轮机来说，在Pk=0.042 MPa时，用汽轮机标准计算程序计算，其最大推力为3652 Kg，而在设计的额定工况下，轴向推力为3133 Kg，低真空运行时轴向推力增大16.6%，但仍在正常运行范围内，因此，机组的轴向推力也是安全的。
由此可以说机组在低真空运行时是安全的，不会对机组造成损害。
五、6MW抽凝机组低真空运行循环水供热改造技术要求
对于C6-3.43/0.49型抽凝式汽轮机，低真空运行的技术改造要求为：
（一）每台机组供暖20万平方米
（二）厂内设置尖端加热器
（三）保证凝汽器在0.5MPa循环水入口压力状态和出口水温70℃情况下安全运行。
（四）对汽轮机热力安全性能进行热力计算，提供安全运行范围及相关意见
（五）汽轮机供热能力计算及参数选择
1.供热量计算：
设计单位面积采暖热量 W=60 Kcal/m2.h
（六）凝汽器出水温度的选择
根据技术改造的要求，凝汽器出口要满足70℃出水，从安全角度考虑，还必须高于出水温度3-5℃，因此选取凝汽器出水温度为82℃。
（七）排汽压力选择
为达到凝汽器出水温度82℃。因此选择排汽压力为0.042 MPa，当排汽压力为0.042 MPa，发电6MW纯凝运行时，排汽量32.93 t/h，这也是最大的排汽量，而按0.042 MPa热力状态下：
1.所需供热量为
2.汽轮机排热量
Q=32.993×（632-81.8）×1000=75.83（GJ）
因此，排热量还富裕6.97t/h，即用C6-35/5机组供暖20万平方米采暖是足够的。但考虑到严寒期的极端天气，可保守认为一台6MW抽凝机组循环水供暖20万平方米。
（八）可靠性验算
（九）汽轮机运行要求
1.汽轮机在低真空运行时，应按照运行工况图运行。
2.电功率在5.6MW-6.3MW之间，下限还可以低些，但电量越小，供热越少，因此，不易在下限运行。
3.调整抽汽量在0-20 t/h范围内，抽汽量越大，供热量越少，因此，抽汽量应不大于20t/h 为限。
4.调整抽汽压力，在纯凝工况运行时，抽汽压力是随电功率增大而增大的，当在6.3MW运行时，抽汽点压力为1.3 MPa。在带抽汽工况运行时，抽汽压力在1.3 MPa以下，可实现自动调节。但这种自调范围限定在0.9 C1.3 MPa之间。
5.汽轮机低真空运行操作
保证汽轮机低真空运行循环供热安全运行，严格执行运行操作规程，严密监视机组各种运行参数变化。尤其要注意在低真空运行切换时的安全。必须保证凝汽器不失水，在任何情况下，必须保证热网管路和热网循环水泵有水，不能断水。
六、6MW抽凝式汽轮机组低真空运行循环水供热改造结论
6MW抽凝汽式汽轮机低真空运行在实际中达到以下经济指标如下：
额定功率 6 MW
排汽压力 0.03 Mpa
热网出水温度 65-70 ℃
热网回水温度 50-55 ℃
最大供热量 1100t/h
低真空运行发电量 6MW
总热效率年平均 45%
热电比 300/100
投资额 60 万元
年收益 400万元
可见，汽轮机低真空运行将循环水直接用于供热，利用了汽轮机的冷源损失，提高了机组的经济性，在真空降低到其排汽压力在0.045MPa范围内，经过适当的技术改造，能保证机组长期安全经济运行，显著提高电厂经济，这一技术是成熟可靠的。