供热改造 | 高背压改造案例：大开厂 1 号机组高背压供热改造

一、工程概况

国能大连开发区热电厂 1 、2 号汽轮机是由北重汽轮机厂生产的NC350-24.2/0.4/566/566 型单轴、超临界、一次中间再热、两缸两排汽、抽汽凝汽式汽轮机，额定功率 350MW。机组配置有 8 段回热抽汽，分别供给三台高压加热器、一台除氧器和四台低压加热器。于 2011 年投运。

国能大连开发区热电厂于 2016 年对 1 号机组实施高背压供热改造。本项目低压转子末级采用 712mm 短叶片，纯凝运行不需要更换低压转子的高背压供热技术路线；实现汽轮机乏汽供热，降低冷源损失，提高供热能力。

二、改前情况

1、设计参数和技术指标

1号机组额定工况下，主蒸汽流量 1067t/h，发电功率 350MW。承担周边大连开发区居民及企业采暖，采用中排至热网换热器加热热网循环水的供热方式。额定供热工况，主蒸汽流量 1067t/h，供热抽汽流量 490t/h， 供热抽汽压力 0.4MPa，发电机功率 273MW。

2、存在的问题

由于拓展了周边大连市开发区供热需求，增加供热面积约 300 万平， 机组现有供热能力不足。

三、改造方案

1、技术路线

采用高背压改造单转子的技术路线。设计背压 34kPa，更换一个新型低压转子，末级选用 712mm 短叶片（原 1080mm），在平均 240MW 电负荷、夏季 9-10kPa 运行背压范围内低压缸效率仍能达到 90 左右，夏季能耗基本不受影响；在采暖期长期 30-34kPa 背压范围内、低压缸效率为 86 左右。在满足冬季高背压采暖要求的同时、兼顾纯凝低背压运行经济性。与双转子高背压供热技术相比，免除每年更换两次低压转子，降低维护成本。采暖期由低压缸排汽的低位能替代中压缸排汽的高位能加热热网循环水，变蒸汽废热为供热热量，实现热能转换的梯级利用，使汽轮机冷源损失减少为零，同时提升供热能力。

2、实施方案

（1）原则性系统图

图 1 原则性系统图

（2）改造内容

改造内容包含以下几项：

1）保留原低压外缸、低压内缸，更换一根可适应宽背压运行的 2×5 级低压转子（含动叶），末级叶片由 1080mm 更换为空冷转子采用的 712mm叶片，对 2×5 级低压隔板、低压进汽分流环、低压排汽导流环、低压隔板、低压隔板汽封、低压轴端汽封、低压缸喷水管路全部进行更换，改造后额定运行背压 34kPa。

2）给水泵汽轮机改造：给水泵小汽轮机与大机共用凝汽器，通过对 给水泵小汽轮机进行改造，使其适应冬季高背压供热和夏季低背压纯凝运行的需求。

3）凝汽器改造：改造后对凝汽器的耐压强度、换热性能等提出更高 的要求，需对其进行改造，使其适应采暖期凝汽器内通流高压的热网循环水的运行需求，且可有效吸收排汽温度升高的膨胀量变化。改造主要内容：

对凝汽器本体及其支座进行重新设计改造；对管束、管板、水室、壳体加强等重新进行加固设计，以提高凝汽器的耐压强度，使其适应冬季通流高压循环水的运行需求；重新设计凝汽器内管束的布置型式，增加凝汽器换热面积，使其保证冬夏季的正常换热负荷需求。

4）关键设备

主机低压通流：低压转子、2*5 级隔板及隔板套。

给水泵汽轮机：高压喷嘴、低压喷嘴、配汽机构、转子、隔板组以及上汽缸返厂改造。

凝汽器：在保留原凝汽器喉部、热井、外壳及其支承方式不变、与低压缸排汽口的连接方式不变、凝汽器中心位置不变的条件下，对凝汽器壳体内部进行了改造，将端管板及中间支撑板全部予以更换。

5）项目总投资与施工周期

项目总投资 10800 万，施工周期四个月。

3、创新点

大开厂 1 号机组供热节能升级改造项目为国内首台 350MW 超临界机组改造成功项目，改造后的高效梯级供热技术改变了传统供热方式，采暖期由低压缸排汽的高背压替代中压缸排汽的高位能加热热网循环水，变蒸汽废热为供热热量，实现热能转换的梯级利用，使汽轮机冷源损失减少为零， 提高能源利用率。且没有采用当时普遍的双转子互换方案，而是使用一个可适应冬夏季较宽运行背压范围的免更换高效宽背压低压转子在满足冬季高背压采暖要求的同时兼顾了纯凝低背压运行经济性。

四、实施效果

1、改造前后技术指标对比、运行情况对比

表 1 改造前后技术参数对比

国能大连开发区热电厂 1 号机组是国内首台超临界高背压供热改造工程，2016 年 11 月投运以来 1 号机高背压运行已 6 个供暖季，机组纯凝、抽汽、高背压运行时，轴系振动、轴瓦温度、轴向位移、低压缸胀差等参数正常。供热能力较改造前大幅提升， 1 号机改造前最大供热能力1271GJ/h，改造后最大供热能力 1767.4GJ/h；供热期煤耗大幅降低，改造前供热工况供电煤耗率为 229.217g/kW.h，改造后供热工况供电煤耗率为144.966g/kW.h，1 号机组比改造前降低 84.251g/kW.h；新型低压缸转子具备较强的安全可靠性，改造后在基本不影响夏季机组运行能耗的基础上， 可实现冬季高背压供热的需求，无需停机切换转子。

3、项目经济性分析

表 2 改造前后技术参数对比