超臨界600 MW機(jī)組雙背壓凝汽器抽空氣管路的改進(jìn)

于曉龍，張進(jìn)軍，程繼舜，孫永平

（1.浙江大唐烏沙山發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 寧波 315722；2.浙江省電力試驗(yàn)研究院，杭州 310014）

超臨界600 MW機(jī)組雙背壓凝汽器抽空氣管路的改進(jìn)

于曉龍1，張進(jìn)軍1，程繼舜1，孫永平2

（1.浙江大唐烏沙山發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 寧波 315722；2.浙江省電力試驗(yàn)研究院，杭州 310014）

某電廠超臨界600 MW機(jī)組基建投產(chǎn)以來(lái)，高、低壓凝汽器壓差一直較小，分析判斷認(rèn)為其根源是凝汽器抽空氣管路設(shè)計(jì)配置不合理，導(dǎo)致低壓凝汽器空氣抽出受阻，從而出現(xiàn)傳熱惡化的現(xiàn)象。通過(guò)調(diào)整節(jié)流孔板孔徑等措施，恢復(fù)了凝汽器的雙背壓設(shè)計(jì)功能，提高了機(jī)組運(yùn)行效率。

雙背壓凝汽器；壓力差異；抽空氣管路；改進(jìn)

1 問(wèn)題的提出

某電廠安裝了4臺(tái)超臨界600 MW火電機(jī)組，由汽輪機(jī)制造廠家配套提供雙背壓凝汽器，型號(hào)為N-33000-2（雙背壓、雙殼體、雙進(jìn)雙出、單流程、表面式、橫向布置）。機(jī)組以海水為開(kāi)式循環(huán)水，海水先流經(jīng)第一個(gè)凝汽器，有一定溫升后再流經(jīng)第二個(gè)凝汽器。由于先后進(jìn)入2個(gè)凝汽器的循環(huán)水溫度不同，所以凝汽器壓力也有所不同，分別被稱為低壓凝汽器和高壓凝汽器。根據(jù)機(jī)組設(shè)計(jì)資料，在額定負(fù)荷工況、20℃海水溫度條件下的高、低壓凝汽器壓力分別為4.4 kPa和5.4 kPa，即2個(gè)凝汽器之間的壓力差應(yīng)該為1 kPa左右。然而該廠4臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)后的運(yùn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)卻反映出高、低壓凝汽器之間從未有過(guò)明顯的壓力差異，而且低壓缸A、B的排汽溫度也十分接近，由此說(shuō)明4臺(tái)機(jī)組的凝汽器都已偏離了雙背壓設(shè)計(jì)功能。

2 凝汽器傳熱性能分析

表1給出了3號(hào)機(jī)組2007年熱力試驗(yàn)測(cè)得的一組凝汽器運(yùn)行參數(shù)。從表中數(shù)據(jù)可以看出，機(jī)組在各個(gè)負(fù)荷工況的高、低壓凝汽器壓力偏差在0.1 kPa以內(nèi)，并且無(wú)論循環(huán)水溫和機(jī)組負(fù)荷如何改變，機(jī)組高、低壓凝汽器都沒(méi)有表現(xiàn)出應(yīng)有的雙背壓工作特性。

雙背壓凝汽器的正常工作特性是以良好的傳熱性能為基礎(chǔ)的，而凝汽器運(yùn)行端差則是表征凝汽器傳熱性能的一個(gè)重要指標(biāo)。對(duì)表1中高、低壓凝汽器的運(yùn)行端差進(jìn)行推算和比較后看出，高壓凝汽器的運(yùn)行端差在5℃左右，反映出傳熱狀況比較正常；而低壓凝汽器的運(yùn)行端差為9.3～11.7℃，大大高于高壓凝汽器的端差數(shù)值，由此分析認(rèn)為，低壓凝汽器內(nèi)部可能出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的傳熱惡化問(wèn)題。

表1 3號(hào)機(jī)組不同運(yùn)行工況的凝汽器性能參數(shù)

影響凝汽器傳熱性能的因素較多，而凝汽器內(nèi)積聚的空氣能否被及時(shí)抽出，則是保證凝汽器正常工作的先決條件，因此有必要對(duì)機(jī)組抽空氣裝置的運(yùn)行狀況進(jìn)行深入分析。

3 凝汽器抽空氣管路連接方式的分析

凝汽器抽真空管路及相關(guān)設(shè)備的作用是及時(shí)將凝汽器內(nèi)未凝結(jié)的氣體抽出，保證凝汽器一直處于正常工作狀態(tài)。圖1為機(jī)組凝汽器的抽真空管路連接示意圖，圖中的抽空氣管路采用串聯(lián)方式，即高壓凝汽器的2根抽空氣管進(jìn)入低壓凝汽器內(nèi)，與低壓凝汽器的抽氣管路匯合后，經(jīng)抽空氣母管去3臺(tái)水環(huán)式真空泵。

在高壓凝汽器通往低壓凝汽器的2根抽空氣管內(nèi)，各安裝1塊節(jié)流孔板，用以對(duì)高壓凝汽器內(nèi)抽出的氣-汽混合物進(jìn)行必要的限流。查看制造廠的設(shè)計(jì)圖紙可知，凝汽器制造廠提供的節(jié)流孔板孔徑為Ф175 mm。分析認(rèn)為，節(jié)流孔板尺寸偏大，無(wú)法對(duì)高壓凝汽器內(nèi)抽出的氣-汽混合物起到明顯的限流作用。在低壓凝汽器內(nèi)2根抽空氣管道的匯接處，高壓凝汽器內(nèi)抽出的氣-汽混合物所占的流量比例較大，壓制了低壓凝汽器內(nèi)氣-汽混合物的排出，導(dǎo)致低壓凝汽器內(nèi)空氣積聚過(guò)多而出現(xiàn)傳熱惡化、壓力上升現(xiàn)象。只有當(dāng)?shù)蛪耗鲏毫ι咧僚c高壓凝汽器壓力較接近時(shí)，才會(huì)建立高、低壓凝汽器氣-汽混合物抽出量之間的均衡分配。

圖1 凝汽器抽真空管路的連接示意圖

4 改進(jìn)方案及實(shí)施效果

針對(duì)低壓凝汽器內(nèi)積聚空氣抽出受阻問(wèn)題，考慮到現(xiàn)場(chǎng)改造施工的方便程度，確定現(xiàn)場(chǎng)改進(jìn)方案如下：逐步改小高、低壓凝汽器間抽空氣管路中的節(jié)流孔板尺寸，對(duì)高壓凝汽器中的空氣抽出流量進(jìn)行限制；并在節(jié)流孔板前后管路上接出1根旁路管道，增加1只旁路調(diào)整門(mén)，提高凝汽器抽空氣系統(tǒng)調(diào)節(jié)的靈活性。

利用4臺(tái)機(jī)組臨修、小修機(jī)會(huì)，在各臺(tái)機(jī)組逐一改進(jìn)節(jié)流孔板，并進(jìn)行測(cè)試，將節(jié)流孔由原設(shè)計(jì)的Φ175 mm逐步改為Φ120 mm、Φ80 mm和Φ50 mm，經(jīng)過(guò)幾次嘗試和比較，最終確定改為Φ50 mm比較合理。

表2給出了2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)機(jī)組實(shí)施節(jié)流孔板調(diào)整之后的凝汽器運(yùn)行參數(shù)，表 2數(shù)據(jù)顯示：2號(hào)機(jī)的高、低壓凝汽器之間已經(jīng)有了1 kPa左右的壓差，3號(hào)、4號(hào)機(jī)高、低壓凝汽器的壓差約為0.6～0.7 kPa。

比較表1、2中的凝汽器端差可知：抽空氣管路節(jié)流孔板調(diào)整后，3號(hào)機(jī)在滿負(fù)荷工況下的高壓凝汽器端差仍保持在5℃左右，表明高壓凝汽器的傳熱性能沒(méi)有受到明顯影響；低壓凝汽器運(yùn)行端差從 11.7℃下降至7.4℃，下降幅度為4.3℃，表明低壓凝汽器內(nèi)積聚的空氣能順暢抽出，低壓凝汽器的傳熱狀況大為改善，所以低壓凝汽器的壓力也有了大幅度的下降，高、低壓凝汽器之間恢復(fù)了正常的壓差。

表2 2-4號(hào)機(jī)抽氣管路更換節(jié)流孔板后的凝汽器運(yùn)行數(shù)據(jù)

5 節(jié)能效果評(píng)估

改變高、低壓凝汽器之間抽空氣管路節(jié)流孔板孔徑后，恢復(fù)了凝汽器的雙背壓工作特性，產(chǎn)生了顯著的節(jié)能效果：以低壓凝汽器壓力下降1 kPa為例，對(duì)應(yīng)高、低壓凝汽器的平均壓力下降幅度為0.5 kPa，可推算得出機(jī)組供電煤耗率降低約1 g/kWh。以電廠4臺(tái)超臨界600 MW機(jī)組年發(fā)電量142億kWh進(jìn)行計(jì)算，每年可以節(jié)約標(biāo)煤約 1.42萬(wàn)t，節(jié)約發(fā)電燃料費(fèi)用約1 150萬(wàn)元，同時(shí)還有減少二氧化碳排放等社會(huì)效益。

此次超臨界600 MW機(jī)組凝汽器背壓?jiǎn)栴}的處理，表明高、低壓凝汽器抽空氣管路的合理設(shè)計(jì)和布置會(huì)對(duì)凝汽器的實(shí)際運(yùn)行性能產(chǎn)生重要的影響。本次改進(jìn)工作的成功經(jīng)驗(yàn)，可以為其它火電機(jī)組解決同類問(wèn)題提供借鑒和參考。

[1]華東六省一市電機(jī)工程（電力）學(xué)會(huì)，600 MW汽輪機(jī)設(shè)備及其系統(tǒng)[M].北京：中國(guó)電力出版社，1999.

[2]中國(guó)動(dòng)力工程學(xué)會(huì)，火力發(fā)電設(shè)備技術(shù)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998.

（本文編輯：龔 皓）

Air Extraction Tube Improvement for Dual-pressure Condenser of Supercritical 600 MW Unit

YU Xiao-long1,ZHANG Jin-jun1,CHENG Ji-shun1,SUN Yong-ping2
（1.Zhejiang Datang International Wushashan Power Generation Co.,Ltd，Ningbo Zhejiang 315722，China; 2.Zhejiang Electric Power Testand Research Institute，Hangzhou 310014，China）

Pressure difference between HP and LP condensers is always low since the capital construction and operation of600 MW Unit.The analysis result shows that it is because of unreasonable design and configuration ofair extraction tube for condenser and it causes extracted air of LP condenser to be blocked and deterioration of heat transfer.Dual-pressure design function of condenser is restored and unit operation efficiency is improved by adopting measures like adjusting diameter ofthrottle orifice.

dual-pressure condenser；pressure difference；air extraction tube；improvement

TK264.1

B

1007-1881（2010）08-0025-03

2010-01-08

于曉龍（1966-），男，黑龍江省富裕人，高級(jí)工程師，從事火力發(fā)電廠設(shè)備檢修管理工作。