凝汽式汽輪機(jī)能耗高原因分析及處理

劉存

摘 要：隨著中國特色社會主義經(jīng)濟(jì)改革的不斷深入，中國經(jīng)濟(jì)和人們生活水平也在不斷提高，但是在其快速增長的背后卻是全球能源緊缺、資源枯竭，所以現(xiàn)在國際的能源市場競爭十分激烈。目前國家大力提倡節(jié)能降耗，為了響應(yīng)國家號召，中國無論國企還是私企都十分重視節(jié)能降耗工作。凝汽式汽輪機(jī)是發(fā)電廠最普遍采用的專用發(fā)電汽輪機(jī)，分析其能耗高的原因并研究其處理方式，對于發(fā)電廠節(jié)能降耗有著重大的意義。

關(guān)鍵詞：凝汽式汽輪機(jī) 能耗高 原因 處理方式

中圖分類號：TK68 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（a）-0095-02

在火力發(fā)電廠中，汽輪機(jī)效率過低一直是遏制發(fā)電廠發(fā)電經(jīng)濟(jì)性的主要原因，在實(shí)際生產(chǎn)過程中由于凝汽式汽輪機(jī)的排汽壓力過高而導(dǎo)致汽輪機(jī)的整體運(yùn)作效率偏低，這就需要電廠消耗更多的成本用于增補(bǔ)凝汽式汽輪機(jī)所造成的消耗，在影響企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備安全運(yùn)行的同時使得企業(yè)的生產(chǎn)成本升高，進(jìn)而使整個企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益有所降低。所以，我們有必要具體分析凝汽式汽輪機(jī)能耗高的原因，進(jìn)而提出改進(jìn)辦法提高汽輪機(jī)效率，而首先要做的就是了解一下凝汽式汽輪機(jī)。

1 凝汽式汽輪機(jī)

凝汽式汽輪機(jī)，主要由汽輪機(jī)本體、凝結(jié)水泵、凝汽器和循環(huán)水泵等部分組成，是指蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)做功之后進(jìn)入凝汽器由氣體冷卻成為水，隨后經(jīng)凝結(jié)水泵送回鍋爐。而在這當(dāng)中，凝汽器起到了至關(guān)重要的作用，其主要目的是提高汽輪機(jī)的熱效率，這是個運(yùn)用蒸汽再冷卻成為水的過程中，其體積會大幅度減小，使得剩下的空間變成真空，增大了蒸汽的理想焓。

2 凝汽式汽輪機(jī)能耗高原因分析

2.1 凝汽器冷凝管堵塞

凝汽器生產(chǎn)工作的主要組成部分是冷凝管，如果在運(yùn)行過程中發(fā)生冷凝管堵塞，那么就會減少凝汽器的換熱面積，導(dǎo)致冷凝管的冷卻效果下降引起了蒸汽凝結(jié)成水的水溫有所升高，熱運(yùn)動加劇，最終導(dǎo)致汽輪機(jī)的排汽壓力上升。而循環(huán)水中存在較大雜物是導(dǎo)致冷凝管堵塞的重要原因，當(dāng)由于冷凝管堵塞引起的汽輪機(jī)排汽壓力過大時，就必須使凝汽器工作停止，然后進(jìn)行檢查。所以工作人員查找汽輪機(jī)壓力上升的原因是十分有必要的，我們需要查明凝汽器換熱銅管是否能夠通暢。就該文所調(diào)查的凝汽式汽輪機(jī)為例，其為雙程管殼凝汽器，汽輪機(jī)的排汽壓力過高，為了查明原因，筆者安排操作人員每天早上定時使用手持式點(diǎn)溫儀，對兩組循環(huán)進(jìn)出口管線進(jìn)行測溫，然后記錄相應(yīng)的溫度。在經(jīng)過半個月之后，筆者對數(shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)據(jù)對比分析，發(fā)現(xiàn)情況如下：在入口處循環(huán)水溫度相同的情況下，做平均分析，在兩組冷凝管其他條件相同的情況下，右邊冷凝管出口比入口溫度高5.1 ℃，左邊冷凝管出口比入口溫度高7.5 ℃。右邊和左邊溫差達(dá)到2.4 ℃，在工作人員經(jīng)過檢修之后，發(fā)現(xiàn)左邊的冷凝管遭到部分雜物的堵塞，導(dǎo)致其冷凝效果變低。證明了上述理論。

2.2 凝汽器冷卻系統(tǒng)結(jié)垢

凝汽器主要的目的是提高汽輪的熱效率，如果凝汽器系統(tǒng)出現(xiàn)故障不能工作將浪費(fèi)大量的能源，還會影響汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。而在實(shí)際的生產(chǎn)過程中凝汽器冷卻系統(tǒng)結(jié)垢往往是由于循環(huán)水的水質(zhì)不高造成的，沉積了厚厚的有機(jī)或無機(jī)垢污，這會減少冷凝管的流通面積，降低冷凝管的整體傳熱效率，從而導(dǎo)致汽輪機(jī)的排汽壓力上升。筆者在該次的調(diào)研過程中，安排工作人員在循環(huán)水的出口和入口處多次測量循環(huán)水的水質(zhì)進(jìn)行化驗，其部分主要在凝汽器循環(huán)水進(jìn)出管線。該次測量主要是測量鈣離子和鈉離子的含量，因為設(shè)備是否結(jié)垢的重要指標(biāo)就是鈣離子和鈉離子的含量，經(jīng)過測量后發(fā)現(xiàn)，出口處的鈣離子和鈉離子的平均值分別達(dá)到550 μg/L和480 μg/L，比出口處的鈉鈣離子含量要高50 μg/L（50 μg/L是重要的控制指標(biāo)），其含量嚴(yán)重超標(biāo)?？梢缘贸瞿鞯睦鋮s系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重的結(jié)垢現(xiàn)象，導(dǎo)致冷卻效率變低。

2.3 凝結(jié)水溫度高

由凝汽式汽輪機(jī)的工業(yè)流程可以知道，由于循環(huán)作用，凝結(jié)水會作為高低壓系統(tǒng)的冷卻水，如果凝結(jié)水的溫度高，那么高低壓系統(tǒng)的工作效率會降低導(dǎo)致汽輪機(jī)排汽壓力升高，導(dǎo)致汽輪機(jī)工作效率降低。該次調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，凝結(jié)水溫度最高會達(dá)到60 ℃，在經(jīng)過處理后，其平均溫度還能達(dá)到50 ℃，經(jīng)過查閱廠中的有關(guān)文件知道，這要比凝汽器剛安裝到工廠還要高，而整個凝汽器在工作過程中的能源消耗也是有所上升，這就是凝汽式汽輪機(jī)能耗高的原因之一。

2.4 循環(huán)水量中斷、不足

凝汽器汽輪機(jī)使用的循環(huán)水是統(tǒng)一由水處理中心供應(yīng)，屬于公用系統(tǒng)。如果發(fā)生循環(huán)水量中斷或不足，將直接影響凝汽器汽輪機(jī)的冷凝效果。該次調(diào)研中，發(fā)現(xiàn)如果循環(huán)水的供應(yīng)溫度正常，那么循環(huán)水壓和溫度都在控制指標(biāo)內(nèi)。

2.5 真空系統(tǒng)密封不嚴(yán)

凝汽式汽輪機(jī)的一個重要運(yùn)行指標(biāo)是真空度，當(dāng)真空度減低后，會使汽輪機(jī)組的排汽溫度升高，增大了能源消耗，增加了運(yùn)行成本，影響機(jī)組安全，其主要體現(xiàn)在凝汽器真空度降低會使排氣缸等部件受熱膨脹，引起因機(jī)組變形不均勻引起中心偏移和振動，甚至?xí)鹧h(huán)水短路。另外一個是會使汽輪機(jī)組的整體負(fù)荷減少，為了補(bǔ)充這些損耗，要增加蒸汽流量，導(dǎo)致推力軸承溫度升高甚至燒毀，有時還會達(dá)不到生產(chǎn)設(shè)計要求。

3 凝汽式汽輪機(jī)能耗高問題的處理方式

3.1 凝汽器冷卻系統(tǒng)結(jié)垢的處理方式

筆者經(jīng)過調(diào)查分析顯示，針對凝汽器冷卻系統(tǒng)結(jié)垢的問題，該文決定采用在線化學(xué)清理的方法，其具體方式如下：化學(xué)清洗劑的加藥點(diǎn)可以是凝汽器循環(huán)水入口的排凝小孔，將化學(xué)清洗劑的濃度調(diào)為500～1 000 mg/L，主要使用工具為自動加藥泵，在加藥之后，測定循環(huán)水出口處的pH值，時間間隔為10 min，pH值控制范圍為2～3，整個化學(xué)清洗的過程為6 h左右，在此之間筆者測量了循環(huán)水中鈣離子的含量變化。在整個化學(xué)清洗完成之后，其效果顯著，凝汽器汽輪機(jī)的排汽壓力由清洗之前的35 kPa減到清洗之后的20 kPa。

3.2 針對凝汽器冷凝管堵塞問題的處理對策

經(jīng)過筆者調(diào)查整理相關(guān)文獻(xiàn)和調(diào)研廠里的文件得知，目前針對凝汽器冷凝管堵塞問題的處理對策有采用循環(huán)水反沖洗的方法清理和將凝汽式汽輪機(jī)停機(jī)清理兩個方法。但是都有各自的缺點(diǎn)，停機(jī)處理影響發(fā)電廠的正常工作。后者不僅消耗能量多，而且還會存在一定的安全隱患且效果不明。所以現(xiàn)在廠里一般都會長期監(jiān)視凝汽器的運(yùn)行狀況，出現(xiàn)問題再去處理，沒有較好的解決方法。

3.3 針對凝結(jié)水溫度高的問題處理對策

針對凝結(jié)水溫度偏高的問題，筆者經(jīng)過調(diào)查和研究，決定使用兩種方式處理其問題。具體情況如下：第一是將除鹽水采用噴淋的方式在凝汽器外表面對凝結(jié)水進(jìn)行間接降溫，引出除鹽水的部位為凝汽器循環(huán)水入口排凝孔。第二是對凝結(jié)水進(jìn)行直接降溫，主要使用凝結(jié)水泵出口管線將引出的除鹽水進(jìn)行直接注入。這兩種辦法的缺點(diǎn)是除鹽水注入量比較少，其噴淋效果有限，對凝結(jié)水的溫度降低效果有限。

3.4 針對真空系統(tǒng)密封不嚴(yán)問題的處理

針對真空度的問題，主要采用以下幾種方式，如檢查軸加風(fēng)機(jī)運(yùn)行是否正常、循環(huán)水量是否充足、凝汽器水位是否正常、真空泵工作是否正常，通過嚴(yán)密性試驗來檢測真空系統(tǒng)、檢測軸封系統(tǒng)壓力調(diào)整是否正常，檢查真空泵電機(jī)電流等各種情況。

4 結(jié)語

隨著電力的不斷發(fā)展，作為發(fā)電系統(tǒng)重要組成部分的凝汽式汽輪機(jī)，其效率低是困擾電廠減低運(yùn)行成本和節(jié)能減耗的一個大問題。該文首先對凝汽式汽輪機(jī)做了基本的介紹，然后從凝汽器冷凝管堵塞、凝汽器冷卻系統(tǒng)結(jié)垢、凝結(jié)水溫度高、凝結(jié)水溫度高、真空系統(tǒng)密封不嚴(yán)5個方面分析了凝汽式汽輪機(jī)能耗高的原因，然后針對性地提出了幾條處理對策，希望能夠?qū)档湍狡啓C(jī)的高耗能問題提供一點(diǎn)解決思路。

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