日常1000WM機組凝汽器真空的優(yōu)化舉措

摘 要：作為火力發(fā)電廠重要運行參數(shù)之一的凝汽器真空對機組安全經(jīng)濟運行有著重要影響，介紹了凝汽設備的工作原理及保持凝汽器真空所必須滿足的條件，分析了影響1000WM機組真空系統(tǒng)嚴密性及經(jīng)濟性的因素，并提出了優(yōu)化真空系統(tǒng)的措施。

關鍵詞：凝汽器；真空系統(tǒng)；嚴密性；經(jīng)濟性

1凝汽器設備工作原理

凝汽設備在汽輪機裝置的熱力循環(huán)中起著冷源的作用，用于降低汽輪機排汽壓力和排汽溫度，以提高循環(huán)熱效率。凝汽設備以水為冷卻介質，主要由凝汽器、真空泵 、循環(huán)水泵、凝結水泵以及它們之間的連接管道組成。在凝氣器中，進入凝汽器設備的汽輪機排氣被通過循環(huán)水泵送入凝汽器銅管內(nèi)的冷卻水冷卻成凝結水，然后由凝結水泵抽走。凝汽器內(nèi)的凝結空間是汽水兩相共存的，其壓力為蒸汽凝結溫度下的飽和壓力。由于冷卻水溫度一般為20～35℃，正常運行條件下蒸汽凝結溫度為20～40℃。而20～40℃的飽和溫度對應的飽和壓力為 3～5kPa，遠小于大氣壓力，故需在凝汽器內(nèi)形成高度真空。由于凝汽器汽側處于負壓狀態(tài)，較易漏入空氣而阻礙傳熱，影響凝汽器端差，因此需要用真空泵不斷將汽側空氣和不凝結氣體抽走。

2保持凝汽器真空的條件

由凝汽設備的工作原理可知，凝汽器真空的建立是由于蒸汽凝結后所對應的飽和壓力遠遠小于大氣壓力，因此要維持這一真空狀態(tài)必須滿足以下3個條件 ：

（1）向凝汽器銅管內(nèi)不間斷地輸入冷卻水；

（2）凝結水泵不間斷地將凝結水抽走，避免因水位升高而影響蒸汽凝結；

（3）真空泵不間斷地將凝汽器內(nèi)的空氣和不凝結氣體抽走。

3衡量真空系統(tǒng)嚴密性的標準

真空系統(tǒng)為動態(tài)運行系統(tǒng)，必須定期進行真空嚴密性試驗以判斷真空系統(tǒng)嚴密性。按照 汽輪機運行規(guī)程相關規(guī)定，機組帶80%左右額定負荷，衡量真空嚴密性的試驗方法為：

（1）試驗前記錄凝汽器壓力和排汽溫度等參數(shù)。

（2）停止運行真空泵（或關閉運行真空泵入口氣動蝶閥），真空泵全部停運后（或進氣蝶閥全關后）開始記錄。

（3）每分鐘記錄一次凝汽器壓力和排汽溫度。

（4）試驗記錄8分鐘后，重新啟動真空泵運行（或開啟運行真空泵入口氣動蝶閥）。

（5）取后5分鐘的平均值，真空下降合格標準為≤0.27kPa/min。

4影響真空系統(tǒng)嚴密性的因素

一般情況下，凝汽器真空系統(tǒng)包括了凝汽器汽側部分的軸封系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng) 、部分低壓抽汽系統(tǒng)以及低壓缸排汽部分。此外，凝汽器真空系統(tǒng)還與循環(huán)水系統(tǒng)、凝汽器的冷卻效果有很大的聯(lián)系。

（1）每臺機組均配套安裝了與凝汽器相匹配的膠球清洗裝置、二次濾網(wǎng)及收球網(wǎng)，長期運行后一旦不能正常投入運行，出現(xiàn)凝汽器冷卻管臟污、堵塞等問題，會導致凝汽器傳熱系數(shù)下降，使凝汽器傳熱端差增大，從而影響凝汽器的換熱效果。

（2）機組長期運行后，與凝汽器相連的真空系統(tǒng)設備會出現(xiàn)不同程度的老化，例如彈簧片彈性的降低，使得軸封間隙增大導致軸封密封不嚴，直接影響凝汽器真空的嚴密性。

（3）冷卻水入口溫度會隨著凝汽器的性能和運行方式以及環(huán)境溫度的變化而變化，從而直接影響凝汽器真空的嚴密性。

（4）軸封供氣和回汽系統(tǒng)存在缺陷，例如軸封回汽不暢、閥門泄漏、管道焊縫有裂紋、閥門法蘭及具盤根存在不同程度的漏氣，致使真空系統(tǒng)嚴密性不合格。

（5）循環(huán)水泵故障可導致循環(huán)水泵出力下降，使循環(huán)冷卻水流量—卜降，最終導致真空急劇下降。

（6）由于低壓缸體積龐大、剛性差、容易變形，在機組啟停過程中會產(chǎn)生相當大的交變應力，隨機組運行時間的增加，其變形量越來越大，特別是凝汽器喉部靠夾層側焊縫容易拉裂，中低壓聯(lián)通管法蘭及低壓缸進汽內(nèi)、外缸體密封不嚴，從而造成空氣從低壓缸處漏入，影響凝汽器真空的嚴密性。

（7）中壓主汽門門桿、左側中壓調門門桿泄漏管道未設置隔離閥，使大量蒸汽內(nèi)漏的閥門進入危急擴容器，導致凝汽器真空下降。

5真空系統(tǒng)嚴密性不合格的危害

（1）真空系統(tǒng)嚴密性不合格時，漏入真空系統(tǒng)的空氣較多，若真空泵不能夠將漏入的空氣及時抽走，機組的排汽壓力和排汽溫度就會上升，從而降低汽輪機組的效率，增加供電煤耗，并影響汽輪機的安全運行。

（2）真空泄漏后，導致凝汽器過冷度過大，系統(tǒng)熱經(jīng)濟性降低，凝結水溶氧增加，造成低壓設備一一腐蝕，存在安全隱患。

（3）真空泄漏后，蒸汽與冷卻水的換熱系數(shù)降低 ，導致凝汽器端差升高。

（4）真空泄漏后，凝汽器真空降低，有效焓降減少，循環(huán)水帶走的熱量增多，冷源損失增加。

（5）真空泄漏后，凝汽器端差升高，抽氣器的負荷增加，提高了工業(yè)用水消耗量或廠用電率，引起資源浪費。

6優(yōu)化治理的措施

（1）利用汽輪機解體大修機會更換軸封汽封或調整軸封汽封間隙，提高對低壓缸內(nèi)、外缸法蘭密封墊回裝的驗收標準。

（2）對高、低壓加熱器疏水系統(tǒng)進行排查，及時消除疏水系統(tǒng)缺陷，確保運行的可靠性。

（3）對循環(huán)泵進出口門、聯(lián)絡門進行檢修，確保足夠的冷卻水供應。

（4）對機組所有真空表進行校對，對凝汽器的信號管線進行打壓試驗，徹底消除漏點。

（5）利用機組大、小修期間對凝汽器喉部進行加固。

（6）保持循環(huán)水質在合格范圍內(nèi)，定期清理水水交換器及真空泵冷卻器海水側。

（7）利用機組大、小修期間對左、右側中壓主汽門門桿及左側中壓調門門桿至擴容器的管道加隔離門引入地溝。

（8）利用機組大、小修期間對凝汽器進行清洗，清除凝汽器的水垢。

（9）利用機組大、小修期間對真空系統(tǒng)進行灌水查漏。

7優(yōu)化治理后的經(jīng)濟性推算

根據(jù)發(fā)電機組真空每提高 1kPa機組 經(jīng)濟性可提高3%的規(guī)律計算，真空每提高1Kpa對于100萬發(fā)電機組，每小時可多增加發(fā)電100×3%=3萬度，每天可增加72萬度電。每年按機組運行7500小時計算可對于1000MW發(fā)電機組，每小時可增加發(fā)電量22500（kWh）。若1（kWh）電按0.27元計算，每年可多收入6075萬元。

同時，真空系統(tǒng)嚴密性提高后，機組發(fā)電煤耗會大幅度降低。按發(fā)電機組真空每降低1kPa機組煤耗可降低3～4g計算，1臺1000MW機組每年的發(fā)電量為1000×7500=7500000（kWh）的電，每年可節(jié)約煤 22500～30000t。以每噸煤700元計算，每年可節(jié)約成本1575萬 ～2100萬元 。由此可見，真空系統(tǒng)優(yōu)化治理的經(jīng)濟效益非?？捎^ 。

8結束語

根據(jù)電力生產(chǎn)的特點以及電力生產(chǎn)的基本要求，只有保證電力生產(chǎn)經(jīng)濟、安全、可靠，才能適應當今競爭日益激烈的市場化經(jīng)濟。真空作為汽輪發(fā)電機組的重要安全性和經(jīng)濟性指標之一，必須對其加強監(jiān)視以及控制，嚴格執(zhí)行并逐條落實各項措施以提高真空系統(tǒng)的嚴密性。

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作者簡介 ：

謝楚鋒 （1983-），男，廣東揭陽人，工程師，汽輪機專業(yè)技術工作。