提高汽輪機(jī)真空度方法措施研究

郭建

（兗礦國宏化工有限責(zé)任公司，山東 鄒城 273500）

汽輪機(jī)凝汽器真空度是機(jī)組的主要考核指標(biāo)之一，真空度低會導(dǎo)致低壓排汽缸排汽溫度升高，凝汽器端差增大，從而嚴(yán)重影響到機(jī)組的安全及經(jīng)濟(jì)性。兗礦集團(tuán)國宏化工有限責(zé)任公司熱電車間有汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組1 臺，是廣州斯科達(dá)汽輪機(jī)機(jī)有限公司生產(chǎn)的“單缸、單軸、高溫、高壓、抽汽凝汽式汽輪機(jī)，型號分別為c25-8.83/2.45。在多年運(yùn)行中，這臺機(jī)組存在真空低的缺陷，嚴(yán)重影響了汽輪機(jī)組的經(jīng)濟(jì)及安全運(yùn)行，因此，對此問題進(jìn)行了分析，并對汽輪機(jī)設(shè)備進(jìn)行改造提出建議。

1 存在問題

1.1 真空度偏低，影響機(jī)組接帶負(fù)荷

機(jī)組投產(chǎn)以來，這臺機(jī)組汽輪機(jī)真空系統(tǒng)均多次不同程度出現(xiàn)真空度偏低，影響了機(jī)組的長期高負(fù)荷運(yùn)行。尤其在夏季環(huán)境度高和機(jī)組連續(xù)運(yùn)行期間，該組凝汽器的真空度更差，多次導(dǎo)致機(jī)組降負(fù)荷運(yùn)行，有時甚至2 臺射水泵同時運(yùn)行也難以維持真空正常運(yùn)行，夏季接帶80% 負(fù)荷就接近報警值，夏季不能滿負(fù)荷運(yùn)行，現(xiàn)成為完成全年國宏公司下達(dá)的發(fā)、供電任務(wù)的障礙點(diǎn)。

1.2 真空對經(jīng)濟(jì)性的影響

安全、質(zhì)量、效益是企業(yè)生存的生命線，降低生產(chǎn)成本的結(jié)果就是提高了企業(yè)的效益。據(jù)計算25MW 機(jī)組真空每上升-0.001MPa（即1kPa），煤耗增大2g/kW·h，出力下降1%（即300kW）。

1.3 真空度低對機(jī)組的危害

真空下降時維持滿負(fù)荷運(yùn)行，蒸汽流量必然增大，會引起汽輪機(jī)前幾級過負(fù)荷；真空嚴(yán)重惡化時，排汽溫度升高，蒸汽流量、軸向推力、軸向位移增大且超出汽輪機(jī)設(shè)計值，從而產(chǎn)生較大的振動。真空下降速度嚴(yán)重時，還會引起機(jī)組中心變化，可導(dǎo)致汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)生振動和末級葉片喘振等異?，F(xiàn)象，甚至造成汽輪機(jī)事故。

2 汽輪機(jī)真空度低的原因分析

以c25-8.83/2.45 汽輪機(jī)為例，通過分析和研究，找出了機(jī)組真空度偏低的主要原因是抽氣器抽吸能力偏小、外界環(huán)境溫度隨季節(jié)變化影響、凝汽器結(jié)垢、汽機(jī)低壓軸封漏空。

2.1 抽氣器抽吸能力偏小

啟動備用射水抽氣器，2 臺同時運(yùn)行，汽機(jī)真空度升高2kPa，證明抽吸能力偏小。據(jù)計算25MW 機(jī)組真空度每下降-0.001MPa（即1kPa），煤耗增大2g/kW·h，出力下降1%（即300kW）。

2.2 外界環(huán)境溫度隨季節(jié)變化影響

（1）特別是夏季環(huán)境溫度高時，循環(huán)水溫度也隨之高影響了凝汽器的換熱效率，導(dǎo)致排汽溫度高。

（2）運(yùn)行中由于冷卻塔工作不正常，如配水槽配水不均，局部水大量流下；塔內(nèi)填料塌落，冷卻風(fēng)走短路；噴嘴堵塞，濺水碟脫落使水噴淋不均；防凍管不嚴(yán)造成水走短路等，也可使水塔出水溫度升高，真空惡化。

2.3 凝汽器結(jié)垢

打開凝汽器人孔門，觀察銅管清潔度，銅管結(jié)有硬垢，對垢樣分析結(jié)果：以碳酸鹽為主，夾雜硅酸鹽、硫酸鹽、污泥混合在一起。凝汽器的工作情況，直接影響汽機(jī)的工作效率。凝汽器銅管清潔凝汽器汽側(cè)污染很小，沒有影響凝汽器的真空度。但凝汽器水側(cè)污染較嚴(yán)重，部分銅管內(nèi)淤積，銅管內(nèi)壁結(jié)垢嚴(yán)重。這是由于循環(huán)冷卻水中含有鈣離子，機(jī)組長期運(yùn)行后，鈣離子在銅管內(nèi)壁形成結(jié)垢。

3 改進(jìn)方法及措施

經(jīng)過對主要因素的準(zhǔn)確分析和判斷，經(jīng)過科學(xué)的論證，擬定采取以下改進(jìn)方法及措施來提高汽輪機(jī)真空度。

3.1 提高抽氣器抽吸能力

原射水抽氣器更換為TD-32 型新型高效多通道射水抽氣器，抽氣量由原來的15kg/h 增大到32kg/h。它除了具有結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)以外，與旋轉(zhuǎn)式真空泵相比建設(shè)投資為后者的1/7，同時具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）不存在動、靜體磨損，壽命損耗極低，抽吸內(nèi)效率不受運(yùn)行時間影響，檢修間隔期長。

（2）對工作水所含雜質(zhì)的質(zhì)量濃度及體積濃度要求低。

（3）有良好的啟動性，可實現(xiàn)余速利用。

（4）抽氣量大且耗功低。

（5）根據(jù)等截面喉管末端仍具有較高流速及整個喉管之間互不干涉原理，該型抽氣器實現(xiàn)了喉管下段及出口的分段抽氣所提供的后置式抽氣器也從單到多通道，產(chǎn)生微負(fù)壓，供抽吸軸封加熱器排汽，省掉軸封加熱器鼓風(fēng)機(jī)，節(jié)約5.5kW 電機(jī)廠用電。

3.2 降低外界環(huán)境溫度隨季節(jié)變化影響

3.2.1 措施

（1）清理涼水塔池內(nèi)淤泥，清理填料上雜物，清理配水槽、噴嘴的淤泥及垢，使淋水密度均勻，增強(qiáng)換熱效果；

（2）補(bǔ)水由原來的“除氧器式”改為“凝汽器式”。增設(shè)喉部補(bǔ)水噴淋裝置，使除鹽水霧化噴淋和汽機(jī)排汽直接混合降溫，吸收排氣熱量，來改善汽輪機(jī)真空。

3.2.2 實施后驗證

（1）清理涼水塔前，進(jìn)出水溫差平均值為（2016 年9月～2017 年12 月）8.5℃，清理涼水塔后，進(jìn)出水溫差試運(yùn)值9.5℃；即比實施前循環(huán)水冷卻效果水溫低1℃。

（2）補(bǔ)水噴淋裝置安裝后試運(yùn)情況。

①凝結(jié)泵出力100m3/h，軸封加熱器。汽機(jī)純凝汽工況排入凝汽器汽量82t/h，補(bǔ)水噴淋裝置最大補(bǔ)水量8t/h，兩者之和90t/h，小于凝結(jié)泵出力及軸加通流能力，所以設(shè)計上是合格。

②補(bǔ)水由“除氧式”改為“凝汽器式”。補(bǔ)水流經(jīng)凝汽器、軸封加熱器到達(dá)除氧。這一過程中，補(bǔ)充水吸收了一定熱量，同時還減少了補(bǔ)充水吸熱過程中的傳熱偏差，降低了傳熱過程中不可逆損失，提高熱、功轉(zhuǎn)換效率，回?zé)嵝Ч黠@提高。

③對補(bǔ)充水進(jìn)行真空除氧，提高了整個回?zé)嵯到y(tǒng)的除氧能力，不凝結(jié)氣體被抽氣器抽出。

3.3 凝汽器酸洗

（1）對凝汽器銅管鍍膜防止腐蝕。用硫酸亞鐵防腐蝕膜處理，鍍膜時間120 小時。實施后驗證：酸洗后，大大提高傳熱效率，極大的改善了換熱效果，汽機(jī)真空提高8%。

（2）加強(qiáng)水質(zhì)監(jiān)督。由供水車間負(fù)責(zé)不定期抽檢“循環(huán)水日常技術(shù)指標(biāo)”，嚴(yán)格控制循環(huán)水濃縮倍率和極限碳酸鹽硬度不超標(biāo)，控制指標(biāo)增大時應(yīng)進(jìn)行排污，杜絕為了節(jié)水而不進(jìn)行排污。

（3）實施后驗證。酸洗后，大大提高傳熱效率，極大的改善了換熱效果，汽機(jī)真空度提高8%。

4 與實施前相對比

（1）滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時，真空≤-0.091MPa；比廣州汽輪機(jī)有限公司夏季設(shè)計工況真空還要好1.5kPa。（夏季滿負(fù)荷設(shè)計工況真空為-0.0895MPa）。

（2）真空度比實施前提高9.5KPa，煤耗減少19g/kW·h。(據(jù)計算25MW 機(jī)組真空度每下降-0.001MPa（即1kPa），煤耗增大2g/kW·h，出力下降1%（即300kW）。

5 效益分析

5.1 經(jīng)濟(jì)效益

機(jī)組以年利用小時數(shù)6000h，網(wǎng)上平均電價0.65元/kW·h，發(fā)電成本0.50 元/kW·h 計算，每年比活動前多取得經(jīng)濟(jì)效益210.84 萬元

5.2 社會效益

通過實施，解決了汽輪機(jī)組運(yùn)行真空度偏低、夏季不能滿負(fù)荷運(yùn)行的問題，使機(jī)組可以安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，為完成國宏公司下達(dá)的全年供電量創(chuàng)造了有利的條件。