600 MW雙背壓機組真空低分析及改進

雷朝暉

摘 要：通過分析大唐韓城第二發(fā)電有限責(zé)任公司一期2×600 MW機組的真空系統(tǒng)，找出了影響雙背壓機組低壓凝汽器真空的主要因素，并提出了解決方法。

關(guān)鍵詞：真空系統(tǒng)；雙背壓機組；抽氣量；背壓值

中圖分類號：TM621.3 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）21-0042-02

1 設(shè)備簡介

在大唐韓城第二發(fā)電有限責(zé)任公司一期2×600 MW汽輪機組的抽真空系統(tǒng)中，各配備了3臺50%容量的水環(huán)式機械真空泵。2臺凝汽器各自有2個抽汽口，機組凝汽器抽真空系統(tǒng)管道的設(shè)置方式為：A，B凝汽器的4根抽空氣管道分別從各自凝汽器內(nèi)部的空氣冷凝區(qū)引出，經(jīng)過1個手動截止閥連接在同一根抽空氣母管上，再經(jīng)過3臺50%水環(huán)式的機械真空泵后，在汽水分離箱內(nèi)進行汽水分離，將抽出的不凝結(jié)氣體排至大氣。每臺真空泵均設(shè)有手動門和氣動門。在機組啟動期間，一般有3臺真空泵同時投運，以縮短機組啟動的真空時間，加快機組的啟動速度。機組在正常運行的情況下，投運2臺真空泵即可滿足要求。在各機組的A，B凝汽器上分別安裝了真空破壞閥。真空破壞閥均配有濾網(wǎng)和水封，以保證機組正常運行中真空破壞閥的嚴(yán)密性。

2 改造前的系統(tǒng)

在機組正常運行的過程中，如果其真空嚴(yán)密性較差，則可通過增大抽汽量提高真空嚴(yán)密性，即增轉(zhuǎn)真空泵。如果在機組真空嚴(yán)密性較好的情況下增大抽汽量，則不會對2個凝汽器的真空產(chǎn)生較大的影響。在增大韓二公司一期的2臺600 MW機組的抽汽量后，B凝汽器的真空嚴(yán)密性沒有受到影響，但A凝汽器的真空嚴(yán)密性明顯提高，這是由于韓二一期機組2臺凝汽器之間的抽真空管路存在不合理之處。在改造前，由于真空泵入口母管的壓力相同，導(dǎo)致2臺凝汽器的4根抽空氣出口母管的壓力也相同，雖然A，B凝汽器冷卻水的溫度不同，但排氣量相同，造成A凝汽器中一部分未凝結(jié)的汽氣混合物受到B凝汽器汽氣混合物的排擠，無法被完全抽出，進而導(dǎo)致2臺凝汽器的真空基本相近，無法充分體現(xiàn)雙背壓凝汽器的優(yōu)越性。

雙背壓凝汽器屬于多壓凝汽器的一種，它可以使汽輪機在多種不同的背壓值下運行。在一定的條件下，多壓凝汽器的經(jīng)濟性優(yōu)于單壓凝汽器，特別是在大容量機組中，其經(jīng)濟性更為明顯。如果與汽輪機每一排汽口相連接的是獨立殼體的凝汽器，或?qū)螝つ鞯钠麄?cè)分割成與汽輪機排汽數(shù)目相同的獨立汽室，則可讓冷卻水依次流過每個獨立殼體或每個獨立汽室內(nèi)的冷卻水管，使各殼體或汽室在不同壓力下運行，形成所謂的“多壓凝汽器”，其具有2個殼體或2個汽室凝汽器構(gòu)成的雙背壓凝汽器，冷卻水將依次流過冷卻面積基本相等的2個獨立汽室。冷卻水在各個汽室吸熱后溫度升高，2個汽室內(nèi)各自的傳熱過程與單壓凝汽器類似。冷卻水先經(jīng)過蒸汽溫度和相應(yīng)的蒸汽壓力較低的低壓凝汽器，后經(jīng)過蒸汽的壓力和溫度相對較高的高壓凝汽器。在此情況下，在雙壓凝汽器中，由于沿冷凝管長度方向的放熱量和單位冷卻表面的熱負(fù)荷趨于均勻，使換熱面被充分利用，而且在單壓運行時，冷卻水的溫升曲線與拋物線類似；當(dāng)分割成2個汽室時，冷卻水的溫升曲線便接近直線，使每個壓力區(qū)的冷卻水在較小的溫差下進行熱交換，從而減小熱量的損失。當(dāng)換熱量恒定時，雙背壓凝汽器內(nèi)蒸汽的平均溫度將低于單壓凝汽器內(nèi)的蒸汽溫度，即蒸汽在雙壓凝汽器內(nèi)凝結(jié)的平均壓力比在單壓凝汽器內(nèi)的凝結(jié)壓力低。

3 未實現(xiàn)雙背壓的原因

影響凝汽器工作效率的因素有很多。雙背壓機組與單背壓機組唯一的不同之處在于抽真空系統(tǒng)，這也是對機組經(jīng)濟性影響最大的方面之一。如果抽真空系統(tǒng)的設(shè)置不合理，則會大幅削弱雙背壓的性能。即使在真空嚴(yán)密性良好、換熱面清潔和循環(huán)水量正常的情況下，抽真空系統(tǒng)中的問題仍然會對機組的真空造成非常大的影響。此外，2臺凝汽器的端差很大，一期機組滿負(fù)荷時，A，B凝汽器的端差超過7 ℃，除了進入A，B凝汽器的循環(huán)水溫度對端差有一定影響之外，最大的影響因素就是2臺凝汽器不凝結(jié)氣體的質(zhì)量不同。目前，由于B凝汽器的抽氣節(jié)流效果嚴(yán)重不足，導(dǎo)致B凝汽器抽出的大量蒸汽被浪費，而A凝汽器中大量的不凝結(jié)氣體無法被抽出，這會對端差產(chǎn)生極為不利的影響，加之水環(huán)式機械真空泵還具有恒體體積流量的工作特性。因此，就必須在有限的體積流量中，將不凝結(jié)氣體有效抽出，這就需要對B凝汽器抽空氣管道的節(jié)流程度進行調(diào)整。

2號機組增開1臺真空泵之后，A凝汽器的真空提高了大約1 kPa，這對機組經(jīng)濟性的影響非常明顯。這是由于增大了抽真空的能力后，原先A凝汽器中無法抽出的不凝結(jié)氣體被抽出，從而使凝汽器的端差由7.57 ℃下降至5.67 ℃，下降幅度接近2 ℃，效果非常明顯。

4 改造后的系統(tǒng)

要想從根本上解決上述問題，最好的方式是將2臺凝汽器的抽真空系統(tǒng)分離，獨立布置抽空氣管道，獨立配置2臺凝汽器單置真空泵，使其互不影響，這樣不僅能克服循環(huán)水量變化和機組負(fù)荷變動的工況，還可以消除在機組運行過程中因2臺凝汽器對應(yīng)負(fù)壓真空嚴(yán)密性不同而產(chǎn)生的負(fù)面影響，從而最大程度地提高機組的經(jīng)濟性。系統(tǒng)按上述方案修改后，減少了A，B凝汽器間相互影響的因素，實現(xiàn)了凝汽器雙背壓的目的。

5 改造后的效果

2008-10-06，1號、2號機組經(jīng)過了凝汽器抽真空系統(tǒng)的改造試驗。表1為試驗的相關(guān)數(shù)據(jù)。

在整個試驗過程中，1號機組B凝汽器的真空基本保持穩(wěn)定，A凝汽器的真空從91.8 kPa持續(xù)上升至93.4 kPa，升高了1.6 kPa；2號機組A凝汽器的真空最高，由92.38 kPa上升至93.9 kPa，升高了1.52 kPa。從試驗結(jié)果看，凝汽器的端差下降比較明顯。按照真空度每提高1%、煤耗下降1%計算，在此工況下，2號機組供電煤耗為314.667 g/kW·h（西北電力設(shè)計院數(shù)據(jù)），可降低供電煤耗1.303 g/kW·h。如果按一期2臺600 MW機組日平均供電量為19 200 MW（每臺機組400 MW/h）、年發(fā)電量7×109 kW·h計算，可節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤10 000 t，廠用電率、循環(huán)水補水量和鍋爐煙氣排放量都會相應(yīng)降低，從而以微小的代價取得較大的經(jīng)濟效益。

表1 凝汽器抽真空系統(tǒng)改造試驗的相關(guān)數(shù)據(jù)

1號機組試驗數(shù)據(jù)

改造之前的凝汽器抽空氣系統(tǒng)

時間、功率 循環(huán)水入口/℃ 循環(huán)水出口/℃ 排汽溫度/℃ 真空/kPa 端差/℃

2008-10-06T13：36、500 MW A凝汽器 19.3/19.3 25.9/26.63 35.4/35.64 -91.8 9.45/8.83

B凝汽器 25.96/26.63 30.63/28.23 35.74/35.67 -91.6 5.11/7.44

改造之后的凝汽器抽空氣系統(tǒng)

2008-10-06T14：36、500 MW A凝汽器 19.8/19.8 26.2/26.88 33.6/34.06 -93.4 7.4/7.98

B凝汽器 26.2/26.88 30.63/28.36 34.2/34 -91.7 3.57/5.64

2號機組試驗數(shù)據(jù)

改造之前的凝汽器抽空氣系統(tǒng)

時間、功率 循環(huán)水入口/℃ 循環(huán)水出口/℃ 排汽溫度/℃ 真空/kPa 端差/℃

2008-10-06T14：10、500 MW A凝汽器 19.3/19.3 24.83/23.58 33.32/33.86 -92.38 8.49/10.28

B凝汽器 24.83/23.58 30.25/29.75 35.26/33.79 -92.39 5.01/4.04

改造之后的凝汽器抽空氣系統(tǒng)

2008-10-06T14：30、500 MW A凝汽器 19.3/19.3 24.46/23.58 32/32.32 -93.4 7.54/8.74

B凝汽器 24.46/23.58 29.62/29.24 34/32.5 -92.39 4.38/3.26

〔編輯：張思楠〕

600 MW Backpressure Units Dual Low Vacuum Analysis and Improvement

Lei Zhaohui

Abstract： By analyzing the vacuum system Datang Power Generation Co. Ltd. Hancheng second Phase 2 × 600 MW units to identify the effects of back-pressure unit double major factor in the low-pressure condenser vacuum and proposed solutions.

Key words： vacuum system； double backpressure unit； exhaust volume； backpressure value

表1 凝汽器抽真空系統(tǒng)改造試驗的相關(guān)數(shù)據(jù)

1號機組試驗數(shù)據(jù)

改造之前的凝汽器抽空氣系統(tǒng)

時間、功率 循環(huán)水入口/℃ 循環(huán)水出口/℃ 排汽溫度/℃ 真空/kPa 端差/℃

2008-10-06T13：36、500 MW A凝汽器 19.3/19.3 25.9/26.63 35.4/35.64 -91.8 9.45/8.83

B凝汽器 25.96/26.63 30.63/28.23 35.74/35.67 -91.6 5.11/7.44

改造之后的凝汽器抽空氣系統(tǒng)

2008-10-06T14：36、500 MW A凝汽器 19.8/19.8 26.2/26.88 33.6/34.06 -93.4 7.4/7.98

B凝汽器 26.2/26.88 30.63/28.36 34.2/34 -91.7 3.57/5.64

2號機組試驗數(shù)據(jù)

改造之前的凝汽器抽空氣系統(tǒng)

時間、功率 循環(huán)水入口/℃ 循環(huán)水出口/℃ 排汽溫度/℃ 真空/kPa 端差/℃

2008-10-06T14：10、500 MW A凝汽器 19.3/19.3 24.83/23.58 33.32/33.86 -92.38 8.49/10.28

B凝汽器 24.83/23.58 30.25/29.75 35.26/33.79 -92.39 5.01/4.04

改造之后的凝汽器抽空氣系統(tǒng)

2008-10-06T14：30、500 MW A凝汽器 19.3/19.3 24.46/23.58 32/32.32 -93.4 7.54/8.74

B凝汽器 24.46/23.58 29.62/29.24 34/32.5 -92.39 4.38/3.26

〔編輯：張思楠〕

600 MW Backpressure Units Dual Low Vacuum Analysis and Improvement

Lei Zhaohui

Abstract： By analyzing the vacuum system Datang Power Generation Co. Ltd. Hancheng second Phase 2 × 600 MW units to identify the effects of back-pressure unit double major factor in the low-pressure condenser vacuum and proposed solutions.

Key words： vacuum system； double backpressure unit； exhaust volume； backpressure value

表1 凝汽器抽真空系統(tǒng)改造試驗的相關(guān)數(shù)據(jù)

1號機組試驗數(shù)據(jù)

改造之前的凝汽器抽空氣系統(tǒng)

時間、功率 循環(huán)水入口/℃ 循環(huán)水出口/℃ 排汽溫度/℃ 真空/kPa 端差/℃

2008-10-06T13：36、500 MW A凝汽器 19.3/19.3 25.9/26.63 35.4/35.64 -91.8 9.45/8.83

B凝汽器 25.96/26.63 30.63/28.23 35.74/35.67 -91.6 5.11/7.44

改造之后的凝汽器抽空氣系統(tǒng)

2008-10-06T14：36、500 MW A凝汽器 19.8/19.8 26.2/26.88 33.6/34.06 -93.4 7.4/7.98

B凝汽器 26.2/26.88 30.63/28.36 34.2/34 -91.7 3.57/5.64

2號機組試驗數(shù)據(jù)

改造之前的凝汽器抽空氣系統(tǒng)

時間、功率 循環(huán)水入口/℃ 循環(huán)水出口/℃ 排汽溫度/℃ 真空/kPa 端差/℃

2008-10-06T14：10、500 MW A凝汽器 19.3/19.3 24.83/23.58 33.32/33.86 -92.38 8.49/10.28

B凝汽器 24.83/23.58 30.25/29.75 35.26/33.79 -92.39 5.01/4.04

改造之后的凝汽器抽空氣系統(tǒng)

2008-10-06T14：30、500 MW A凝汽器 19.3/19.3 24.46/23.58 32/32.32 -93.4 7.54/8.74

B凝汽器 24.46/23.58 29.62/29.24 34/32.5 -92.39 4.38/3.26

〔編輯：張思楠〕

600 MW Backpressure Units Dual Low Vacuum Analysis and Improvement

Lei Zhaohui

Abstract： By analyzing the vacuum system Datang Power Generation Co. Ltd. Hancheng second Phase 2 × 600 MW units to identify the effects of back-pressure unit double major factor in the low-pressure condenser vacuum and proposed solutions.

Key words： vacuum system； double backpressure unit； exhaust volume； backpressure value