火電廠汽輪機低真空運行的原因及對策

摘要：隨著近幾年我國社會經濟的快速發(fā)展，火電廠的規(guī)模也得到了飛速發(fā)展，而汽輪機低真空運行是目前影響我國火電廠可持續(xù)發(fā)展的一個重要因素?；诖?，文章對火電廠汽輪機處于低真空運行的原因進行了分析，并具有針對性地提出了解決措施，從而為火電廠汽輪機的穩(wěn)定、安全運行奠定良好的基礎。

關鍵詞：火電廠；汽輪機；低真空運行；凝汽器；發(fā)電設備 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM621 文章編號：1009-2374（2015）35-0065-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.35.032

1 概述

決定整個汽輪機凝汽器的成本高低、是否安全、運行是否流暢穩(wěn)定的主要因素是機器內部的真空程度。不管汽輪機新舊，常常出現(xiàn)的狀況就是汽輪機在較低的真空狀態(tài)下運轉。通常這種情況的出現(xiàn)，會導致生產電力體系浪費資源還無法產生相應的電力，并且低真空運行的發(fā)電系統(tǒng)會出現(xiàn)各種各樣的安全問題。汽輪機內部所用的真空系統(tǒng)極其復雜且規(guī)模很大，但由于汽輪機內部系統(tǒng)需要實現(xiàn)真空，這就需要做好保護措施不能讓其漏氣，否則在發(fā)電過程中會給發(fā)電設施帶來嚴重的安全隱患。對此，文章通過分析汽輪機在較低真空發(fā)電狀態(tài)下所遇到的問題，從而給出相應的解決措施、應對方案、注意事項。

2 火電廠汽輪機真空低的理論依據(jù)

現(xiàn)在電廠發(fā)電設備大多用的是凝氣式汽輪設備。但是這種發(fā)電設備有很多不足，比如說真空系統(tǒng)不夠嚴密導致漏氣，從而使發(fā)電設施一直在較低的真空狀態(tài)下運行，這就導致了發(fā)電設備無法正常使用，效益降低。在較低真空狀態(tài)下，很容易造成人力物力的浪費，因為我們需要不斷對發(fā)電系統(tǒng)定期進行檢查并且不斷維修，從而會降低汽輪機的使用年限，發(fā)電能力也會隨之下降。經過分析可知，為確保經濟效益的增長和汽輪機的正常運行，我們必須對汽輪機發(fā)電過程遇到的低真空問題進行分析，并找出相應的解決措施，有依據(jù)、有技術地處理此類問題。電廠中凝氣式汽輪機的使用，其真空系統(tǒng)是否嚴密備受人們的關注。凝氣式汽輪機在使用過程中由于低真空的影響，往往會很大程度上降低整個系統(tǒng)的工作效益，并且導致系統(tǒng)內部溫度的不斷上升，使得汽輪機內部設備如排氣缸等變形或者不正常振動，從而影響發(fā)電設施使用時間的長短。同時，較低的真空狀態(tài)下還容易導致潤滑油水分增加，從而導致潤滑油系統(tǒng)的不穩(wěn)定，經常不遵從設置開關的調控，使發(fā)電汽輪機設備不能正常使用。因此，我們必須對汽輪機為什么形成較低的真空進行分析，并對汽輪機真空的嚴密程度進行嚴格的監(jiān)控。在正常使用狀態(tài)下，汽輪機的應用程序有開始啟動程序和后期的運行程序，凝氣機內必須保證真空狀態(tài)穩(wěn)定，才能順暢運行。在前期設備的啟動階段，其主要工作就是利用抽氣器把空氣從凝氣機內抽出，然后使得凝氣機內達到一個真空的狀態(tài)。在此之后，再通過凝氣機內部所有的壓力及其溫度進行運行，利用其壓力飽和作用對凝氣機排出的氣體進行分壓，然后再利用所排出氣體溫度，對冷卻水進行升溫。由以上可知，想要保證發(fā)電設施所用的汽輪機能夠運行順暢，就必須了解抽氣機性能的好壞、確定凝氣機內部真空系統(tǒng)的嚴密性、確保凝氣機能夠及時換熱等。這就需要我們在汽輪機運行過程中不斷發(fā)現(xiàn)和分析，然后給出一些解決方法。

3 火電廠汽輪機低真空運行的原因

3.1 凝氣器真空的嚴密性不足

因為空氣流動性極好，所以在凝氣器內部系統(tǒng)所維持的真空狀態(tài)很難保持，主要是因為凝氣器內部的真空壓力低于外界的空氣壓力，因此在真空狀態(tài)未達到指定要求的狀態(tài)下，就會導致外界的空氣進入凝氣機的內部，空氣依次通過凝氣機的內部設備，如首先凝氣器的內壁然后再經由挨著凝氣器的排氣管道，再經由低壓缸等設備依次傳遞，最后進入真空狀態(tài)的凝氣器系統(tǒng)。但是因為氣體的分子間隙較大，可壓縮性小，所以一旦空氣進入到凝氣器內部就會使得凝氣器內部真空稀疏降低。與之相同的還有空氣伴隨蒸汽進入到凝氣器內，從而降低了真空密度，但由于造成的影響非常小，所以不予考慮。

3.2 較高的循環(huán)冷卻水進水溫度

在汽輪機正常工作狀態(tài)下，冷卻水的進水溫度較高時也會導致低真空情況的出現(xiàn)，這主要是因為冷卻塔不能夠正常工作。此外空氣中所含水分的多少和周圍環(huán)境溫度的高低都會對冷卻水的溫度造成影響，導致凝氣器內部循環(huán)冷卻用水溫度大幅度的上升，從而降低蒸汽器內部的真空壓力。

3.3 抽氣器工作惡化

正在運作的蒸汽壓力一旦降低就會導致抽氣器工作能力的降低，這時如果不能通過調高進氣閥使蒸汽機的壓力升高，就需要檢查是否在噴嘴前設置的濾網被堵住，當冷卻抽氣器的水量不足時會出現(xiàn)排氣管有明顯蒸汽，這樣不僅會將冷卻器周圍的壓力明顯升高，還會造成冷卻器的蒸汽不能充分凝聚，抽氣量的大小與射水抽氣器工作的水溫密不可分，如果抽氣器出現(xiàn)最低壓力，那么一定是由工作水溫下的飽和壓力所致，火電廠的工作人員需要時刻注意射水池的溫度，在出現(xiàn)抽水器的溫度升高時要立刻降低射水池的溫度。

3.4 凝結水系統(tǒng)的影響

循環(huán)水的流量及傳熱效果被影響多是由于凝汽器的管壁內出現(xiàn)結垢或冷卻凝汽器的表面積了臟污等，若備用替換的結水泵的出口逆止門發(fā)生運行故障時就會大幅度地降低真空度。如果是凝結水泵的逆止門發(fā)生故障就會使凝汽器中的水倒流，最終造成的結果就是凝汽器的水位升高淹沒銅管，從而令汽輪機處于一種低真空狀態(tài)的運行，若銅管管壁出現(xiàn)裂紋甚至劈裂就會加大凝結水的硬度，隨之令結水泵的出口水壓及電流同時上升或下降，如果火電廠的工作人員不能準確分析而是將凝結水管的再循環(huán)閥門開大就會造成嚴重后果。在設備正常運行的前提下，凝汽器中疏水膨脹箱的熱負荷過大一般是由于再熱蒸汽管道和主蒸汽的疏水閥門不夠嚴密所致。

4 提高火電廠汽輪機真空度的對策

4.1 凝結水系統(tǒng)的處理辦法

首先應選擇在循環(huán)水的系統(tǒng)中安裝好相對應的膠球清洗器以降低循環(huán)水在凝汽器中發(fā)生結垢或生銹的可能，同時安裝了這類清洗器也可以最大限度地增加傳熱效果提高機器的運作效力，為保證凝汽器中有穩(wěn)定可控的冷卻水壓，可以安裝管網的補水泵以及在凝汽器的進水壓力表中安裝一個報警器等，這樣在發(fā)生凝汽器壓力不達標準的時候報警器就會予以警報來警示火電廠工作人員，另外還可以通過裝相關的鹽水噴水設備在凝汽器的排氣口來解決排氣溫度過高的問題。

其次在設備檢修的環(huán)節(jié)，火電廠的工作人員需要及時對凝汽器的冷卻表面進行人工酸性清洗，并結合化學手段將循環(huán)水過濾凈化，以減少水中微生物及其他物質的生長，清洗凝汽器銅關閉的污垢時刻運用加氮的方法，此外還要考慮循環(huán)水的水質和循環(huán)水過濾網以及膠球清洗器的正常運行，如果以上的因素沒有得到充分考慮或及時補救，就會導致凝汽器內出現(xiàn)大量污垢和水質較差的循環(huán)水，還有可能會在循環(huán)水中混有大量的雜質和泥沙等影響凝汽器的正常運作。

4.2 定期清洗沉積淤泥

由于沉積的淤泥和污垢會嚴重影響火電廠凝汽器等設備的運行，因此定期對冷卻管中的沉積淤泥或污垢等雜物進行規(guī)模性的清洗是非常必要的，但是清洗凝汽器的銅管就需要停止各類設備的運行，這對于火電廠來說很難做到，所以火電廠工作人員可以利用機組維修的空隙時間進行清洗，以確保凝汽器的銅管暢通。

4.3 真空系統(tǒng)漏氣的處理措施

真空系統(tǒng)的內部結構十分精密，一旦出現(xiàn)問題是非常難以修復的，因此火電廠的工作人員若發(fā)現(xiàn)真空系統(tǒng)出現(xiàn)漏氣現(xiàn)象要立即使用相關手段查找具體漏氣部位，必要時則需要停止設備運行對真空系統(tǒng)進行水壓測試或者為排查漏點等對真空系統(tǒng)內進行灌水測試，如果發(fā)現(xiàn)真空系統(tǒng)出現(xiàn)低真空或壓力下降的情況，就需要立刻檢查水源并擰緊各部分接口的螺絲及替換盤根。

4.4 對抽水器的處理

在停機時，火電廠的工作人員需要仔細檢查射水抽氣器及擴散管和噴嘴處等極易磨損的地方，如果這些部件磨損程度嚴重就要立馬更換，此外還可以在擴散管的內壁上刷一層特制的樹膠脂以解決擴散管被水腐蝕的問題，與此同時需要及時檢查凝汽器及射水泵的工作狀態(tài)，分析并匹配好抽出的混合物和送氣量等數(shù)據(jù)，有些火電廠會改動一些設備的最初設計，比如將軸封支管的直徑縮小或供氣總管的直徑加大，還有的為增加軸封部分的冷卻面積而更換冷卻器，最終保證軸封能夠保證真空并延長抽水機壽命。

4.5 保證機組的冷卻循環(huán)水量

火電廠的汽輪機機組一般都是在初春或者是冬天這兩個季節(jié)時，循環(huán)水較其他季節(jié)時入口溫度會低一些，此時只要是單機循環(huán)泵在進行運行時，就能夠使凝汽器一直處于相對較低的真空狀態(tài)下進行運轉。因此，火電廠機組相關人員，可以根據(jù)實際情況，適當增加一臺循環(huán)泵，進而能夠在一定程度上提高冷卻水量，使其隨著循環(huán)水在入口溫度的不斷上升而將更多的熱量帶走。

5 結語

綜上所述，火電廠汽輪機在處于低真空運行時，會使機組存在一定的安全隱患，進而對火電廠的健康發(fā)展是非常不利的。另外，火電廠汽輪機在處于正常運行狀態(tài)時，一般都會出現(xiàn)真空緩慢變低的現(xiàn)象，偶爾也會出現(xiàn)急速下降的現(xiàn)象，所以當出現(xiàn)以上現(xiàn)象時，必須采取相應的措施，及時降負荷。另外，火電廠汽輪機處于低真空運行的原因有很多種，必須對各個因素重視起來，及時制定出相應的解決措施，從而在最大程度上確保汽輪機處于正常、安全、穩(wěn)定的運行狀態(tài)。

參考文獻

[1] 黃文耀.導致汽輪機組運行故障的因素分析[J].華電技術，2013，（8）.

[2] 馬永剛.火電廠循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化運行研究[J].東北電力技術，2014，（1）.

[3] 汪杰斌.火電廠凝結水溶氧增大原因分析及處理對策[J].熱力透平，2012，（4）.

[4] 龐永利.汽輪機循環(huán)水系統(tǒng)運行方式的優(yōu)化研究[J].科技與企業(yè)，2013，（14）.

[5] 劉寧.火電廠汽輪機低真空運行的原因及對策[J].中國新技術新產品，2015，（14）.

作者簡介：劉海淵（1975-），男，陜西神木人，神華陜西國華錦界能源有限責任公司工程師，研究方向：大型機組汽輪機運行、運行節(jié)能。

（責任編輯：陳 潔）