超臨界600?MW機(jī)組凝汽器經(jīng)濟(jì)性分析與改進(jìn)措施

傅小軍++鄭國(guó)強(qiáng)

摘 要：茂名臻能熱電有限公司超臨界600 MW機(jī)組自2014年初投入商運(yùn)至今，凝汽器端差以及凝汽器水阻同設(shè)計(jì)參數(shù)相差較大，嚴(yán)重影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性運(yùn)行，該文主要針對(duì)超臨界600 MW機(jī)組在168調(diào)試階段和2014年投入商業(yè)運(yùn)行至今凝汽器各運(yùn)行參數(shù)的變化情況進(jìn)行比較，對(duì)引起凝汽器經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)變差的原因進(jìn)行分析及提出相應(yīng)處理和改進(jìn)建議，防止今后凝汽器重復(fù)出現(xiàn)端差及水阻增大偏離機(jī)組設(shè)計(jì)值，提高機(jī)組凝汽器的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：凝汽器 經(jīng)濟(jì)性 端差 水阻 真空 傳熱效果

中圖分類號(hào)：TM621.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）03（b）-0018-02

茂名臻能熱電有限公司超臨界600 MW汽輪機(jī)為東方汽輪機(jī)廠引進(jìn)日立技術(shù)生產(chǎn)制造的超臨界機(jī)組，型號(hào)為：CC600/523-24.2/4.2/1.0/566/566，采用一次中間再熱、沖動(dòng)式、單軸、三缸四排汽、雙背壓、抽汽凝汽式汽輪機(jī)，最大連續(xù)出力為662 MW，額定出力為600 MW，機(jī)組采用復(fù)合變壓運(yùn)行方式，汽輪機(jī)具有八級(jí)非調(diào)整回?zé)岢槠Ｄ髦饕?guī)范：型號(hào)：N-38000-12，冷卻面積：38 000 m2；設(shè)計(jì)水阻為72 kPa；設(shè)計(jì)溫度為27℃；設(shè)計(jì)循環(huán)水流量為68 587 t/h，管材規(guī)格：TP304/φ25×0.5/φ25×0.7；共有38 432根鋼管，采用閉式循環(huán)水系統(tǒng)，三臺(tái)循環(huán)水泵，冬季二泵運(yùn)行，夏季三泵運(yùn)行，凝汽器沒(méi)有裝設(shè)類似膠球清洗類的設(shè)備。

1 凝汽器運(yùn)行現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

（1）凝汽器水阻增大：凝汽器水阻在機(jī)組168試驗(yàn)啟動(dòng)二臺(tái)或三臺(tái)循環(huán)水泵運(yùn)行時(shí)只有30 kPa和80 kPa，但凝汽器水阻隨著機(jī)組的運(yùn)行時(shí)間逐漸增大的，且增大的速率比同類型機(jī)組大，三臺(tái)循環(huán)泵運(yùn)行時(shí)從168調(diào)試時(shí)水阻80 kPa增大至今129.7 kPa水阻，凝汽器水阻最大增加了49.7 kPa，圖1是自機(jī)組168調(diào)試至今凝汽器水阻增大的變化曲線趨勢(shì)圖（數(shù)據(jù)來(lái)源取自SIS系統(tǒng)機(jī)組運(yùn)行的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)取點(diǎn)方法是機(jī)組負(fù)荷、凝汽器進(jìn)水溫度盡量接近相同的運(yùn)行參數(shù)，且循環(huán)水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)相同）。

（2）循環(huán)水母管壓力增加：循環(huán)水母管壓力隨著機(jī)組凝汽器水阻增大的趨勢(shì)也是增大的，證明了循環(huán)水泵出口至凝汽器進(jìn)口管道不存在堵塞的現(xiàn)象，圖2是自機(jī)組168調(diào)試至今循環(huán)水母管壓力增大的變化曲線趨勢(shì)圖（數(shù)據(jù)來(lái)源同圖1相同）。

（3）凝汽器端差增大：凝汽器端差增大將使凝汽器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性下降，隨著168調(diào)試后機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)行至機(jī)組超低排放改造前，凝汽器端差最大達(dá)9.3℃，這大大地降低了機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性，圖3是機(jī)組凝汽器端差各負(fù)荷段168試驗(yàn)以來(lái)的變化曲線趨勢(shì)圖（數(shù)據(jù)來(lái)源同圖1相同）。

2 凝汽器經(jīng)濟(jì)性的分析

從圖1和圖2可知，凝汽器的水阻是隨著機(jī)組運(yùn)行時(shí)間逐漸增大，而凝汽器水阻的增大直接造成循環(huán)水母管壓力升高，影響每臺(tái)循環(huán)水泵的出口壓力升高，機(jī)組二臺(tái)循環(huán)水泵運(yùn)行時(shí)，168調(diào)試時(shí)循環(huán)水母管壓力0.23 MPa（揚(yáng)程：23.4 m）。單臺(tái)循環(huán)水泵流量為27 360 t/h（7.6m3/s），現(xiàn)時(shí)循環(huán)水母管壓力0.267 MPa（揚(yáng)程：27.15 m），單臺(tái)循環(huán)水泵流量為25 380 t/h（7.05 m3/s），單臺(tái)循環(huán)水泵流量減少了1 980 t/h，總循環(huán)水流量減少3 960 t/h；機(jī)組三臺(tái)循環(huán)水泵運(yùn)行時(shí)，168調(diào)試時(shí)循環(huán)水母管壓力0.29 MPa（揚(yáng)程：29.5 m），單臺(tái)循環(huán)水泵流量為23 400 t/h（6.5 m3/s），現(xiàn)時(shí)循環(huán)水母管壓力0.331 MPa（揚(yáng)程：33.75 m），單臺(tái)循環(huán)水泵流量為18 900 t/h（5.25 m3/s），單臺(tái)循環(huán)水泵流量減少了4 500 t/h，總循環(huán)水流量減少13 500 t/h，由于凝汽器水阻增大直接導(dǎo)致凝汽器冷卻水量減少，也是造成凝汽器端差增大的主要原因這一。且由于凝汽器水阻增大，使循環(huán)水泵總的電耗增加，且循環(huán)水量減少，從歷史數(shù)據(jù)查得二臺(tái)循環(huán)水泵運(yùn)行時(shí)總電流增大4.5 A，每小時(shí)約增加耗電40 kW·h，三臺(tái)循環(huán)水泵運(yùn)行時(shí)總電流增大7.8 A，每小時(shí)約增加耗電72.8 kW·h，由此引起循環(huán)水泵的電耗至少每年將增加約20萬(wàn)度電（按二臺(tái)循環(huán)水泵運(yùn)行，每年機(jī)組運(yùn)行時(shí)間5 000 h計(jì)算）。

從圖3凝汽器端差變化曲線可知，凝汽器端差從168調(diào)試至現(xiàn)在升高了3.21～3.28℃，按凝汽器端差每升高1℃影響機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)煤耗0.7g/kW·h算（根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得出），那么在機(jī)組600MW運(yùn)行時(shí)凝汽器端差將增加機(jī)組的煤耗約2.296 g/kW·h，如果按機(jī)組平均負(fù)荷65%計(jì)算，凝汽器端差將影響機(jī)組煤耗約1.5 g/kW·h，那么每年多耗的標(biāo)準(zhǔn)煤達(dá)3 450 t（按每年發(fā)電量23億計(jì)算）。

從以上凝汽器水阻和端差的經(jīng)濟(jì)性分析來(lái)看，在機(jī)組投入運(yùn)行這么短的時(shí)間里凝汽器的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)影響機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性這么大是比較嚴(yán)重。

3 影響凝汽器各經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的原因分析

（1）凝汽器水阻：凝汽器水阻增大的原因：一是凝汽器內(nèi)的鋼管摩擦系統(tǒng)增大；二是凝汽器的通流面積減小引起，在機(jī)組停止運(yùn)行期間，檢修人員打開(kāi)凝汽器水側(cè)檢查，發(fā)現(xiàn)凝汽器鋼管內(nèi)堆積的污泥較嚴(yán)重，鋼管內(nèi)的流通面積較小，說(shuō)明引起凝汽器水阻的原因是凝汽器鋼管內(nèi)嚴(yán)重結(jié)垢和積污泥造成的，而水阻增大既會(huì)造成循環(huán)水泵耗電量變大，且會(huì)使凝汽器的循環(huán)水量減少，還會(huì)影響端差增加，使凝汽器的整體經(jīng)濟(jì)性下降。

（2）凝汽器端差：凝汽器端差是凝汽器壓力下的飽和水蒸氣溫度與凝汽器冷卻水出口溫度之差，是衡量凝汽器經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)，引起凝汽器端差增大原因通常有：凝汽器鋼管內(nèi)污臟、循環(huán)水量減少、凝汽器漏入空氣、疏水閥內(nèi)漏入凝汽器、循環(huán)水進(jìn)水溫度變高、機(jī)組負(fù)荷變化等。600 MW超臨界機(jī)組在同樣的負(fù)荷、循環(huán)水進(jìn)水溫度、且真空嚴(yán)密性試驗(yàn)合格、#7機(jī)組內(nèi)漏疏水閥較少的情況下進(jìn)行機(jī)組凝汽器經(jīng)濟(jì)性試驗(yàn)，得出相關(guān)數(shù)據(jù)，因此循環(huán)水進(jìn)水溫度、機(jī)組負(fù)荷、凝汽器漏空氣、疏水閥內(nèi)漏影響凝汽器端差的因素可排除，所以影響#7機(jī)凝汽器端差增大的主要原因是凝汽器鋼管內(nèi)污臟、循環(huán)水量少。

而造成凝汽器鋼管內(nèi)積污泥和結(jié)垢的主要原因主要有循環(huán)水含鹽量高、污濁度高（含沙、泥量多）、循環(huán)水加藥配方不合理造成某些物質(zhì)容易造成鋼管內(nèi)結(jié)垢。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)#7機(jī)組凝汽器的運(yùn)行狀況分析，機(jī)組運(yùn)行這么短時(shí)間凝汽器鋼管內(nèi)就結(jié)垢這么嚴(yán)重，且影響凝汽器水阻和端差增大的速率之大是600 MW超臨界機(jī)組少見(jiàn)的，因此，為了防止今后600 MW超臨界機(jī)組凝汽器重復(fù)出現(xiàn)類似問(wèn)題而影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，提出以下改進(jìn)措施和建議。

（1）機(jī)組停運(yùn)檢修時(shí)徹底清洗干凈凝汽器鋼管（酸洗或堿洗），使凝汽器鋼管恢復(fù)至機(jī)組投產(chǎn)時(shí)的清潔水平。

（2）為了防止今后再出現(xiàn)凝汽器鋼管清潔度下降，應(yīng)考慮增加冷水塔旁濾設(shè)備，從源頭上保證冷水塔供給機(jī)組凝汽器的循環(huán)水始終是干凈的，不會(huì)在凝汽器內(nèi)積泥和結(jié)垢。

（3）增加在線清洗凝汽器鋼管的設(shè)備，使凝汽器鋼管始終保持干凈不積污泥和結(jié)垢。

（4）優(yōu)化冷水塔化學(xué)的加藥配方，使凝汽器鋼管內(nèi)不易沉積污泥和結(jié)垢，一是控制循環(huán)冷卻水的濃縮倍數(shù)在規(guī)定范圍內(nèi)，保證循環(huán)冷卻水質(zhì)穩(wěn)定，推薦采用連續(xù)排污、連續(xù)補(bǔ)水的方式控制濃縮倍數(shù)，杜絕間斷排污尤其是長(zhǎng)時(shí)間不排污。二是調(diào)整水質(zhì)穩(wěn)定劑配方，降低水質(zhì)穩(wěn)定劑的鋅鹽含量，增加水質(zhì)穩(wěn)定劑的分散能力。三是加強(qiáng)殺菌滅藻處理，將循環(huán)冷卻水的黏液形成菌控制在1.0×104個(gè)/mL以下。

（5）由于冷卻塔離進(jìn)廠公路較近，應(yīng)在冷卻塔周邊綠化、種樹(shù)形成隔離帶防止路邊揚(yáng)塵漂進(jìn)冷卻塔。

參考文獻(xiàn)

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