200MW汽輪機組凝汽器真空度下降的分析與處理

摘要：針對200MW發(fā)電機組凝汽式汽輪機組真空度下降的原因進行分析，提出解決方案，通過提高凝汽器性能，維持機組經(jīng)濟真空運行，提高整個汽輪機組的熱經(jīng)濟性。

關(guān)鍵詞：凝汽器；真空度；循環(huán)水

在200MW發(fā)電機組凝汽式汽輪機組的熱力循環(huán)中，凝汽設(shè)備是一個重要組成部分，直接影響整個機組的安全性經(jīng)濟性。汽輪機真空下降會使可用熱焓降減少器綜合性。凝汽器的真空水平對汽輪發(fā)電機組的經(jīng)濟性有直接影響。根據(jù)測算，機組真空下降1%，機組熱耗將要上升0.6%～1%。因此，保持凝汽器良好的運行工況，保證凝汽器的最有利真空是發(fā)電廠節(jié)能工作中的重要內(nèi)容。凝汽器內(nèi)所形成的真空受凝汽器傳熱情況、真空系統(tǒng)嚴密性、冷卻水的溫度、流量和抽氣器的工作狀況等因素制約。通過分析機組凝汽器真空度下降的原因，提出預(yù)防真空度下降的措施，提高凝汽器性能，維持機組經(jīng)濟真空運行，從而提高整個汽輪機組的熱經(jīng)濟性。

1 循環(huán)水系統(tǒng)故障

1.1 循環(huán)水中斷

循環(huán)水中斷引起真空急劇下降的主要現(xiàn)象是：真空表指示回零；凝汽器前循環(huán)水泵出口側(cè)壓力急劇下降；冷卻塔無水噴出。循環(huán)水中斷的原因可能是：循環(huán)水泵或其驅(qū)動電機故障；循環(huán)水吸水口濾網(wǎng)堵塞，吸入水位過低；循環(huán)水泵軸封或吸水管不嚴密或破裂，使空氣漏入泵內(nèi)等。循環(huán)水中斷時，應(yīng)迅速卸掉汽輪機負荷，并注意真空降到允許低限值時進行故障停機。

1.2 循環(huán)水量不足

循環(huán)水量不足的主要現(xiàn)象是：真空逐步下降；循環(huán)水出口和入口溫差增大。由于引起循環(huán)水量不足的原因不同，可根據(jù)這些特征去分析判斷故障所在，加以解決。

（1）若此時凝汽器中流體阻力增大，表現(xiàn)為循環(huán)水進出口壓差增大，循環(huán)水泵出口和凝汽器進口的循環(huán)水壓均增高，冷卻塔布水量減少，可斷定是凝汽器內(nèi)管板堵塞，此時可采用反沖洗、凝汽器半面清洗或停機清理的辦法進行處理。

（2）若此時凝汽器中流體阻力減小，表現(xiàn)為循環(huán)水進出口壓差減小，循環(huán)水泵出口和凝汽器出口循環(huán)水壓均增高，冷卻塔布水量減少，可斷定是凝汽器循環(huán)水出水管部分堵塞，例如出口閘門未全開或布水器堵塞等等。

（3）循環(huán)水泵供水量減少，一般可從泵入口真空表指示的吸入高度增大、真空表指針擺動、泵內(nèi)有噪音和沖擊聲、出口壓力不穩(wěn)等現(xiàn)象進行判斷，此時應(yīng)根據(jù)真空降低情況降低負荷，迅速排除故障。

1.3 循環(huán)水溫升高

當電廠的循環(huán)冷卻水為開式水時，受季節(jié)影響大，特別是夏季，循環(huán)水溫升高，影響了凝汽器的換熱效果。當循環(huán)水進口溫度升高時，其吸收熱量就減少，蒸汽冷凝溫度就越高，冷凝溫度的升高可使排汽壓力相應(yīng)升高，降低蒸汽在汽機內(nèi)部的焓降，使凝汽器內(nèi)真空下降。循環(huán)水溫越高，循環(huán)水從凝汽器中帶走的熱量越少。據(jù)測算，循環(huán)水溫升高5℃，可使凝汽器真空降低1%左右。對于200MW機組采用冷卻塔的閉式循環(huán)供水系統(tǒng)，水溫冷卻主要取決于冷卻水塔的工作狀況。由于飛散及蒸發(fā)損失，循環(huán)補充用水是較大的，及時補充冷水是保持冷卻水塔有效降溫的重要方面，應(yīng)定期檢查冷卻塔內(nèi)的分配管是否正常，出水是否完好。

2 后軸封供汽不足或中斷

后軸封供汽不足或中斷，將導致不凝結(jié)氣體從外部漏入處于真空狀態(tài)的部位，最后泄漏到凝汽器中，過多的不凝結(jié)的氣體滯留在凝汽器中影響傳熱，凝結(jié)水過冷度增大，不但會使真空迅速下降，同時還會因空氣冷卻軸頸，嚴重時使轉(zhuǎn)子收縮，脹差向負方向變動，軸封失汽，常由軸封汽壓自動調(diào)節(jié)失靈或手動調(diào)節(jié)不當引起，都應(yīng)開大調(diào)門，使軸封汽壓力恢復正常，當軸封汽量分配不均引起個別軸封漏空氣時，應(yīng)調(diào)節(jié)軸封汽分門，重新分配各軸封汽量，汽源本身壓力不足，應(yīng)設(shè)法恢復汽源，軸封汽不足或中斷在處理過程中，應(yīng)關(guān)閉軸封漏汽門。

3 抽氣器或真空泵故障

抽氣器工作不正常引起真空下降的現(xiàn)象有：循環(huán)水出口水溫與排汽溫度的差值增大；抽氣器排氣管向外冒水或冒蒸汽；凝結(jié)水過循環(huán)度增大，但經(jīng)空氣嚴密性試驗證明真空系統(tǒng)漏氣并未增加。

（1）冷卻器的冷卻水量不足，使兩段抽氣器內(nèi)同時充滿沒有凝結(jié)的蒸汽；降低了噴嘴的工作效率。此時應(yīng)打開凝結(jié)水再循環(huán)門，關(guān)小通往除氧器的凝結(jié)水門，必要時往凝汽器補充軟化水。

（2）冷卻器內(nèi)管板或隔板泄漏，使部分凝結(jié)水不通過管束而短路流出；冷卻器汽側(cè)疏水排出不正常，也可造成兩段抽氣器內(nèi)充滿未凝結(jié)的蒸汽。

（3）冷卻器水管破裂或管板上脹口松馳或疏水管不通，使抽氣器滿水，水從抽氣器排氣管噴出。

（4）噴嘴磨損或腐蝕，使抽氣器工作變壞。此時，抽氣器的用汽量將增大，通過冷卻器的主凝結(jié)水的溫升也增大。

發(fā)生上述情況，應(yīng)迅速進行處理，啟動備用抽氣器或真空泵。

4 凝汽器系統(tǒng)故障

4.1凝汽器熱負荷過高

由于機組主蒸汽管自動主汽門前、調(diào)節(jié)汽門前疏水，低壓加熱器疏水以及抽汽逆止閥等多處疏水，均接入凝汽器，增加了凝汽器換熱強度，當循環(huán)冷卻水量一定或不足時，就會導致凝汽器真空度下降。改進的方法是將以上疏水系統(tǒng)加分流管道及閥門或直接接至電廠的疏水擴容器或疏水箱，以降低凝汽器的熱負荷。

4.2凝汽器滿水（或水位升高）

凝汽器汽側(cè)空間水位過高引起真空下降的原因是：

（1）凝汽器汽側(cè)空間水位升高后，淹沒下邊一部分銅管，減少凝汽器的冷卻面積，使汽輪機排汽壓力升高即真空降低。

（2）如凝汽器水位升高到抽空氣管口高度，則凝汽器真空便開始下降。根據(jù)凝結(jié)水淹沒抽氣口的程度，開始時真空降低緩慢，以后便迅速加快，這時連接在凝汽器喉部的真空表指示下降，而連接在抽氣器上的真空表指示上升。如果不及時采取必要的措施，將有水由抽氣器的排氣管中冒出。

造成凝汽器滿水的可能是：凝結(jié)水泵故障；凝汽器銅管破裂，此時凝結(jié)水水質(zhì)惡化；備用凝結(jié)水泵的進出口閥門關(guān)閉不嚴或逆止閥損壞，水從備用泵倒流回凝汽器；正常運行中誤將凝結(jié)水再循環(huán)門開大。

4.3凝汽器冷卻面結(jié)垢或腐蝕，傳熱惡化

當凝汽器內(nèi)銅管臟污結(jié)垢時，將影響凝汽器的熱交換，使凝汽器端差增大，排汽溫度上升，此時凝汽器內(nèi)水阻增大，冷卻通流量減小，冷卻水出入口溫差也隨之增加，造成真空下降。凝結(jié)器冷卻面結(jié)垢對真空的影響是逐步積累和增強的，判斷凝汽器冷卻面是否結(jié)垢，應(yīng)與冷卻面潔凈時的運行數(shù)據(jù)比較。凝汽器冷卻面結(jié)垢的主要原因是循環(huán)水水質(zhì)不良，在銅管內(nèi)壁沉積了一層軟質(zhì)的有機垢或結(jié)成硬質(zhì)的無機垢，降低了銅管的傳熱能力，減少銅管的通流面積。當結(jié)垢過多，真空過低時，就必須停機進行清洗。一般情況下，采用酸洗后機組真空會明顯改善。

4.4凝汽器水側(cè)泄漏

凝汽器銅管泄漏是凝汽器最常遇到的故障之一，將使硬度很高的冷卻水進入凝汽器汽側(cè)，凝汽器水位升高，真空下降，此外還使凝結(jié)水質(zhì)變壞，造成鍋爐和其它設(shè)備結(jié)垢和腐蝕，嚴重時可導致鍋爐爆管。確認凝汽器銅管泄漏時應(yīng)立即對銅管做堵管處理。

4.5凝汽器真空系統(tǒng)不嚴密

真空系統(tǒng)不嚴密時，不凝結(jié)的汽體從外部漏入處于真空狀態(tài)的部位，最后泄漏到凝汽器中，過多的不凝結(jié)氣體滯留在凝汽器中影響傳熱，使真空異常下降，這類真空下降的特點是下降速度緩慢，而且真空下降到某一定值后，即保持穩(wěn)定不再下降，說明漏汽量和抽氣量達到平衡。真空系統(tǒng)不嚴密漏氣量增多時，表現(xiàn)的主要現(xiàn)象是汽輪機排氣溫度與凝汽器出口循環(huán)水溫的差值增大、凝結(jié)水過冷卻度增大，應(yīng)查找漏氣原因和漏氣點并予以消除。

5 結(jié)論

造成機組凝汽器真空度下降的原因是多方面的，要從設(shè)計、制造、安裝、檢修和運行維護以及機組具體工況各方面進行分析和處理，才能保證其達到經(jīng)濟合理的運行狀態(tài)。

作者簡介：

孟繁江，（1971- ），男，工程師，從事火力發(fā)電廠運行管理工作。