600MW機(jī)組真空系統(tǒng)泄漏空氣的危害分析及處理

付開(kāi)慧

1 真空系統(tǒng)泄漏空氣的危害

如果汽輪機(jī)組真空系統(tǒng)泄漏空氣，凝結(jié)器傳熱端差增大，真空下降，機(jī)組運(yùn)行安全系數(shù)和經(jīng)濟(jì)性會(huì)降低，凝結(jié)器傳熱端差每增加1℃，汽耗率增加0.25%～3.00%。600MW汽輪機(jī)組真空系統(tǒng)管道多、范圍廣、系統(tǒng)復(fù)雜，尋找空氣泄漏點(diǎn)難度大。如果不能在機(jī)組運(yùn)行中對(duì)真空系統(tǒng)泄漏空氣點(diǎn)加以判斷并加以處理的話(huà)，經(jīng)濟(jì)損失比較嚴(yán)重。若在停機(jī)后處理真空系統(tǒng)泄漏空氣，只能待汽輪機(jī)缸溫降至100℃以下后再進(jìn)行真空系統(tǒng)灌水查漏處理，需要10 d時(shí)間，這樣會(huì)損失大量發(fā)電量，經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)嚴(yán)重。

2 真空系統(tǒng)泄漏空氣的處理

華電內(nèi)蒙古能源有限公司包頭發(fā)電分公司#2機(jī)組系哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的600 MW汽輪機(jī)組，型號(hào)為N600－16.67/538/538，亞臨界、一次中間再熱、單軸三缸四排氣、冷凝式機(jī)組;該機(jī)組軸系較長(zhǎng)，由高/中壓聯(lián)合轉(zhuǎn)子、低壓A轉(zhuǎn)子、低壓B轉(zhuǎn)子、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和勵(lì)磁機(jī)轉(zhuǎn)子組成，各轉(zhuǎn)子之間為剛性聯(lián)軸器聯(lián)接，共有9個(gè)支持軸承及1個(gè)推力軸承。超高壓中間再熱三缸二排汽、單軸凝汽式汽輪機(jī)。

對(duì)于真空系統(tǒng)泄漏空氣的處理來(lái)說(shuō)，急救辦法是設(shè)法增加空氣的抽出量，以減小對(duì)真空系統(tǒng)的影響(如增開(kāi)真空泵);最終的辦法是尋找并消除泄漏空氣點(diǎn)。一般先檢查軸封供汽壓力是否不足或中斷，在系統(tǒng)操作過(guò)程中或操作過(guò)后是否造成了向凝結(jié)器泄漏空氣。而真空系統(tǒng)不嚴(yán)密容易造成空氣泄漏的地方往往是與真空系統(tǒng)相連接的管道、閥門(mén)、法蘭、焊口水位計(jì)等。

眾所周知，汽輪機(jī)真空的建立是由于汽輪機(jī)排汽遇冷凝結(jié)，體積縮小而形成的。在討論真空時(shí)，要從3個(gè)方面入手:如何讓排汽在凝汽器里良好而又經(jīng)濟(jì)地凝結(jié)，如何及時(shí)而又經(jīng)濟(jì)地維持凝汽器的換熱不受阻礙，如何減少汽輪機(jī)真空系統(tǒng)的漏空量。

筆者在提出這3個(gè)問(wèn)題的時(shí)候，有2條突出了經(jīng)濟(jì)性的問(wèn)題，這是因?yàn)榘l(fā)電廠生產(chǎn)的目的就是多發(fā)多供，降低燃料的消耗量，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益的最大化。所以，對(duì)于發(fā)電廠中經(jīng)濟(jì)真空的概念，并非是真空越高經(jīng)濟(jì)效益越高。

(1)對(duì)于第1個(gè)問(wèn)題，筆者認(rèn)為，現(xiàn)在電廠普遍裝設(shè)多臺(tái)循環(huán)水泵，其實(shí)并不是循環(huán)水泵開(kāi)的越多越經(jīng)濟(jì)。當(dāng)循環(huán)水量足以帶走乏汽的汽化潛熱時(shí)，這便是經(jīng)濟(jì)循環(huán)水量，該經(jīng)濟(jì)循環(huán)水量如何確定?又通過(guò)什么辦法控制它的流量呢?在電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益白熱化的今天，對(duì)循環(huán)水泵進(jìn)行改造迫在眉睫，大體有2種改造方案。

方案1，平滑地改變循環(huán)水泵的轉(zhuǎn)速。一是通過(guò)高壓變頻器改變其轉(zhuǎn)速，高壓變頻器價(jià)格較高，機(jī)組較大時(shí)因投入太高而不易實(shí)現(xiàn);二是通過(guò)液力偶合器調(diào)節(jié)，但在電廠的循環(huán)水泵中增加液力偶合器會(huì)因位置過(guò)于狹窄而不便于布置。

方案2，通過(guò)階梯性地改變循環(huán)水泵轉(zhuǎn)速，即變極運(yùn)行來(lái)改變循環(huán)水泵的出力。雖然變極運(yùn)行不能完全維持經(jīng)濟(jì)循環(huán)水流量，但其投資省，占用空間少，節(jié)省廠用電效果明顯，該方案曾在老電廠改造中廣泛采用。

(2)對(duì)于第2個(gè)問(wèn)題，在運(yùn)行中應(yīng)盡量保證凝汽器換熱面的潔凈，以保證凝汽器的換熱效果。其中又可分為以下4個(gè)方面:

1)對(duì)于凝汽器的水側(cè)而言，針對(duì)水質(zhì)問(wèn)題要采取有效而又經(jīng)濟(jì)的手段來(lái)處理。筆者曾經(jīng)工作過(guò)的某電廠處理方式是采用膠球清洗的方法，由于循環(huán)水的水質(zhì)特差，再加上膠球清洗裝置比較落后，膠球的投/停操作全部由人工完成。因操作人員投膠球的積極性不高，膠球清洗裝置的收球率也不高，使得膠球清洗的效果比較差。凝汽器銅管內(nèi)壁經(jīng)常黏附致密的硬垢而影響凝汽器換熱效果，造成真空降低。該電廠后來(lái)又采用人工清洗，即半側(cè)解列，利用毛刷清理，但因垢的致密性因素，人工清理的效果也比較差。

2)因人工清理效果較差，該電廠后來(lái)又采用了某電力科學(xué)院提供的化學(xué)處理法，在精確測(cè)定循環(huán)水和補(bǔ)充水的成分并分析其變化規(guī)律后，先采用膠球清洗去除銅管內(nèi)壁的垢(軟垢采用大膠球，硬垢采用帶鋼絲的硬制小膠球清洗)，除垢后，在循環(huán)水里加入被膜劑，在銅管內(nèi)壁形成致密的光滑薄膜，使雜質(zhì)不易附著。然后，針對(duì)淺井水或地表水，適時(shí)地增加殺菌滅藻劑，以殺除水中的藻類(lèi)。另外，還需適時(shí)加入硫酸來(lái)調(diào)整循環(huán)水的pH值，從而使系統(tǒng)盡量不發(fā)生堿性腐蝕。在機(jī)組停運(yùn)后，打開(kāi)人孔門(mén)進(jìn)行了檢查，未發(fā)現(xiàn)結(jié)垢現(xiàn)象。實(shí)踐證明，這一系列處理措施適合循環(huán)水處理的需要，滿(mǎn)足了生產(chǎn)的要求。

3)采用膠球清洗方法應(yīng)注意的事項(xiàng)。

①膠球清洗裝置的投運(yùn)要求是循環(huán)水量要達(dá)到設(shè)計(jì)流量，采用調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和停用循環(huán)水泵以節(jié)省廠用電的電廠應(yīng)注意，在膠球投入之前，必須將循環(huán)水量提高。對(duì)于基本上都采用大球(即直徑略大于銅管內(nèi)徑的軟海綿球)的電廠來(lái)說(shuō)，如果循環(huán)水量不足，可能會(huì)使膠球卡在銅管內(nèi)，既降低了膠球的回收率，又使凝汽器的換熱效果變差。同時(shí)，對(duì)循環(huán)水的二次濾網(wǎng)要經(jīng)常清理，若其壓差增加，會(huì)變相地降低循環(huán)水量;膠球清洗裝置的收球網(wǎng)也應(yīng)定期反洗，防止積聚雜物降低循環(huán)水量。另外，應(yīng)在啟機(jī)前和運(yùn)行中及時(shí)對(duì)凝汽器水側(cè)進(jìn)行放氣，特別是夏天更應(yīng)該及時(shí)放氣。若放氣不及時(shí)會(huì)形成水阻，影響循環(huán)水流量，甚至使空氣侵占水空間，影響換熱。

②對(duì)于采用大膠球的電廠而言，應(yīng)經(jīng)常將膠球取出，檢查膠球磨損情況。膠球在使用幾個(gè)周期后，由于磨損會(huì)造成膠球的直徑小于銅管內(nèi)徑，再次投入時(shí)會(huì)影響清洗效果。

4)對(duì)于凝汽器的汽側(cè)，主要影響換熱的是不凝結(jié)氣體，應(yīng)采取適當(dāng)措施去除不凝結(jié)氣體。

①采用高效率的抽真空裝置?，F(xiàn)在新裝機(jī)組普遍采用真空泵是一個(gè)較好的選擇。真空泵的抽氣效率高且有別于射水抽氣器。機(jī)組的真空越高，泵組的運(yùn)行電流越小。所以，在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，真空泵的功耗非常小，這就大大節(jié)省了廠用電(而采用射水氣抽氣器的機(jī)組射水泵的運(yùn)行電流變化不大)。真空泵和射水抽氣器有一個(gè)相同點(diǎn)，就是工作水溫度不可太高，當(dāng)工作水的溫度接近凝汽器的排汽溫度時(shí)，工作液在泵體內(nèi)就會(huì)氣化，使泵組抽不出空氣。針對(duì)我國(guó)南、北地區(qū)的差異，真空泵分為閉式循環(huán)和開(kāi)式循環(huán)2種類(lèi)型。閉式循環(huán)真空泵用除鹽水作為工作液，通過(guò)工業(yè)水或循環(huán)水冷卻。其優(yōu)點(diǎn)是耗水量小，適用于我國(guó)北方干旱氣候的地區(qū)及水質(zhì)嚴(yán)重惡化的區(qū)域。開(kāi)式循環(huán)采用溫度較低的地下水或自來(lái)水，直接排放。由于其耗水量大，適用于我國(guó)南方循環(huán)水溫較高且水資源豐富的地區(qū)。開(kāi)式循環(huán)真空泵經(jīng)改造后可將排水回收至循環(huán)水，提高了水的利用率。

②抽氣口的改造。在機(jī)組運(yùn)行中，抽氣裝置不僅抽出不凝結(jié)氣體，還會(huì)抽出大量的蒸汽(占抽氣量的60%左右)。這些蒸汽不僅會(huì)提高設(shè)備的耗電量，而且還會(huì)提高汽水損失，加熱工作液，更主要的是會(huì)排擠對(duì)不凝結(jié)氣體的抽吸作用，降低設(shè)備的效率。建議對(duì)抽氣口進(jìn)行改造。

(3)第3個(gè)問(wèn)題是如何減少汽輪機(jī)真空系統(tǒng)泄漏空氣量。采用真空嚴(yán)密性試驗(yàn)的方法要經(jīng)常檢查真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性。在機(jī)組運(yùn)行中，經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣的問(wèn)題:就是機(jī)組的真空隨負(fù)荷的降低而升高，當(dāng)負(fù)荷降至一定程度后，真空反而會(huì)降低，這是什么原因呢?即使機(jī)組的負(fù)荷沒(méi)有發(fā)生變化，機(jī)組的真空也會(huì)發(fā)生變化，這又是什么原因呢?其實(shí)，在檢查機(jī)組的真空問(wèn)題時(shí)，應(yīng)特別注意加熱器的泄漏空氣。因加熱器系統(tǒng)復(fù)雜，在正常運(yùn)行時(shí)，一部分處于真空區(qū)，而另一部分處于微正壓區(qū)。當(dāng)負(fù)荷降低時(shí)，負(fù)壓區(qū)的設(shè)備增加(機(jī)組啟動(dòng)和低負(fù)荷時(shí)有可能高加都處于負(fù)壓區(qū))會(huì)造成系統(tǒng)泄漏空氣點(diǎn)的增加。至于滿(mǎn)負(fù)荷真空波動(dòng)的現(xiàn)象，也存在微負(fù)壓區(qū)的低加水位波動(dòng)，當(dāng)漏點(diǎn)脫離水面時(shí)，由于沒(méi)有了水的封堵作用，也可能出現(xiàn)泄漏空氣現(xiàn)象。

3 結(jié)論

汽輪機(jī)的真空是直接影響機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的問(wèn)題，不同的機(jī)組會(huì)有不同的特性，這就要求在日常運(yùn)行中不斷摸索和總結(jié)，使發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行更經(jīng)濟(jì)、更安全。本文對(duì)于真空系統(tǒng)泄漏空氣的危害分析及其處理方法，可為其他電廠處理同類(lèi)問(wèn)題時(shí)提供借鑒和參考。

[1]華東電業(yè)管理局.汽輪機(jī)運(yùn)行技術(shù)問(wèn)答[M].北京:中國(guó)電力出版社，2006.

[2]山西省電力工業(yè)局.汽輪機(jī)設(shè)備檢修技術(shù)[M].北京:中國(guó)電力出版社，1997.