凝汽器的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

摘 要：凝汽器的運(yùn)行工況直接影響整個(gè)汽輪機(jī)組的安全、可靠、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)性。凝汽器的真空受凝汽器傳熱狀況、真空系統(tǒng)嚴(yán)密性、冷卻水溫度、循環(huán)水流量、機(jī)組的排汽量及抽氣器的工作狀況等因素影響。分析凝汽器真空度的影響因素，找出預(yù)防真空下降的措施并做好運(yùn)行調(diào)整，才能確保凝汽器的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：凝汽器；真空；安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

當(dāng)前，發(fā)電機(jī)組向高參數(shù)、大容量的方向發(fā)展，這樣就大大提高資源的利用率，減少了能損。提高汽輪機(jī)的進(jìn)汽參數(shù)和降低排汽壓力，都可使汽輪機(jī)的理想焓降增大，熱效率提高。在蒸汽參數(shù)不變的情況下降低排汽終參數(shù)，能使蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)做功能力增加。降低排汽壓力最有效的方法是使汽輪機(jī)的排汽在凝汽器內(nèi)凝結(jié)，目前大部分火力發(fā)電廠均采用表面式凝汽器，凝結(jié)器真空系統(tǒng)存在著許多問(wèn)題，如真空下降1%，機(jī)組熱耗將要上升0.6%～1%。因此有必要分析凝汽器真空下降的原因，找出預(yù)防真空下降的措施，維持機(jī)組經(jīng)濟(jì)真空運(yùn)行。

1 凝汽器真空的作用

凝汽器的作用是在汽輪機(jī)的排汽室建立并維持所需求的真空，使蒸汽在汽輪機(jī)中膨脹到較低的壓力，以提高蒸汽的可用焓降，將更多的熱能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能；將汽輪機(jī)的排汽凝結(jié)成水，回收工質(zhì)和部分熱量；熱力系統(tǒng)中壓力最低的汽、水匯集器，接收機(jī)組啟、停時(shí)旁路系統(tǒng)排出的蒸汽，凝結(jié)水再循環(huán)及熱力系統(tǒng)各種疏放水[1]；對(duì)凝結(jié)水和凝汽器補(bǔ)水進(jìn)行一級(jí)真空除氧。

1.1 真空度

凝汽器的真空度表示凝結(jié)器工作特性的重要指標(biāo)。當(dāng)容器中的壓力低于大氣壓力時(shí)，把低于大氣壓力的部分叫做真空。真空度是真空值和大氣壓力比值的百分?jǐn)?shù)。

凝汽器內(nèi)真空的形成：在凝汽器內(nèi)，循環(huán)水泵來(lái)的具有一定壓力的水，冷卻汽輪機(jī)排汽以凝結(jié)成水。在1Mpa壓力下，1kg的蒸汽體積比1kg水的體積大兩萬(wàn)多倍，這樣蒸汽凝結(jié)成水后，其體積驟然縮小，原來(lái)被蒸汽充滿的空間就形成一定真空。凝汽器的真空形成和維持必須具備三個(gè)條件[2]。

（1）凝汽器銅管必須通過(guò)一定的冷卻水量。（2）凝結(jié)水泵必須不斷地把凝結(jié)水抽走，避免影響蒸汽的凝結(jié)。（3）抽氣器必須把漏入的空氣和排汽不凝結(jié)的氣體抽走。

在機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，凝汽器的真空是靠抽氣器抽出其中的空氣建立起來(lái)的，此時(shí)能達(dá)到的真空較低。在汽輪機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，低壓缸的排汽進(jìn)入凝汽器，凝汽器內(nèi)的真空主要依靠排汽的凝結(jié)形成。排汽進(jìn)入凝汽器冷凝后的凝結(jié)水，匯集在凝汽器下部，由凝結(jié)水泵送至除氧器，作為鍋爐的給水。循環(huán)水泵供給凝汽器所需的冷卻水，冷卻水進(jìn)入凝汽器內(nèi)吸收并帶走汽輪機(jī)排汽凝結(jié)時(shí)所放出的熱量[3]。

1.2 真空在機(jī)組運(yùn)行中的意義

1.2.1 經(jīng)濟(jì)性。凝汽器真空的惡化，對(duì)汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)性影響很大，如機(jī)組在最佳真空下運(yùn)行，其經(jīng)濟(jì)性最高，若真空偏離設(shè)計(jì)值很大，此時(shí)機(jī)組電功率維持不變，勢(shì)必得改變機(jī)組進(jìn)汽量，這樣就使得機(jī)組熱耗、汽耗率發(fā)生改變，所以保持凝汽器設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行很重要。

1.2.2 安全性。當(dāng)真空下降時(shí)，機(jī)組排汽溫度增高，使得低壓缸低壓軸承座等部分受熱膨脹，引起機(jī)組振動(dòng)增加，使的端部軸封間隙減少汽封易磨損，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成大軸彎曲；排汽溫度的增加，會(huì)導(dǎo)致凝汽器管板脹口松動(dòng)，破壞凝汽器水側(cè)嚴(yán)密性，凝結(jié)水被污染；汽機(jī)背壓提高，末幾級(jí)焓降減少，引起軸向推力變化；真空降低時(shí)還會(huì)使排汽壓力增高，機(jī)組的可用焓減小，出力降低；排汽的容積流量減小，對(duì)末級(jí)葉片工作不利，末級(jí)要產(chǎn)生旋流和脫流，同時(shí)還會(huì)在葉片的某一部位產(chǎn)生較大的激振力，有可能損壞葉片，造成事故。

因此，凝汽器真空度的變化無(wú)論從經(jīng)濟(jì)性還是從安全性方面來(lái)說(shuō)都是非常重要的。

2 凝汽器真空下降的原因

凝汽器真空的下降，可分為急劇下降和緩慢下降兩種。真空急劇下降多數(shù)為抽氣裝置或循環(huán)水系統(tǒng)工作失常，以及汽輪機(jī)軸封中斷或者真空嚴(yán)密性遭到突然性破壞，這些原因是比較容易發(fā)現(xiàn)的。而真空以較小的數(shù)值逐漸下降時(shí)，原因查找較麻煩。

2.1 凝汽器真空度下降的主要特征

（1）真空表指示降低；（2）凝結(jié)水過(guò)冷度增加；（3）排汽溫度升高；（4）端差增大；（5）在汽機(jī)調(diào)門開(kāi)度不變時(shí)機(jī)組負(fù)荷降低；（6）汽輪機(jī)組出現(xiàn)振動(dòng)[4]。

2.2 凝汽器真空度下降原因分析：

主要原因有冷卻水中斷、冷卻水量不足、凝汽器水位過(guò)高、軸封送汽調(diào)整不當(dāng)、真空系統(tǒng)不嚴(yán)密等。

（1）冷卻水中斷。運(yùn)行中出現(xiàn)凝汽器真空變?yōu)榱?，循環(huán)水泵出口側(cè)壓力急劇下降，同時(shí)汽輪機(jī)排汽溫度急驟升高，表明冷卻水供給中斷，這時(shí)應(yīng)立即緊急停機(jī)，關(guān)閉循環(huán)水進(jìn)水閥，在凝汽器溫度降至<50°C后方可向凝汽器供循環(huán)水。（2）冷卻水量不足。在一定負(fù)荷下，循環(huán)水進(jìn)、出口溫差增大，凝汽器真空緩慢降低，大多是冷卻水量不足引起的，尤其在夏季，由于循環(huán)水進(jìn)口溫度升高，有的機(jī)組既使增大冷卻水量亦不能維持要求的真空，這種情況下應(yīng)限制機(jī)組負(fù)荷，減小汽輪機(jī)排汽量，以恢復(fù)正常真空。若凝汽器內(nèi)管板堵塞或循環(huán)水出水管部分堵塞應(yīng)采取措施清洗。（3）凝汽器水位過(guò)高。凝汽器水位過(guò)高淹沒(méi)部分冷卻水管時(shí)，由于汽側(cè)冷卻面積減少而使真空緩慢下降，嚴(yán)重時(shí)如水位升高凝結(jié)水進(jìn)入抽氣管，則真空迅速下降，抽氣器排汽管冒水。水位過(guò)高的另一個(gè)危害是使凝結(jié)水過(guò)冷度增加。造成水位過(guò)高的原因主要有：凝結(jié)水泵故障或電機(jī)工作不正常，造成不能將凝結(jié)水正常抽出，故障部位可從泵出口壓力或電機(jī)電流的變化作出判斷；冷卻水管破裂或管子與管板結(jié)合不嚴(yán)密，循環(huán)水漏入凝汽器汽側(cè)，從凝結(jié)水水質(zhì)化驗(yàn)可得出判斷；凝結(jié)水管路再循閥開(kāi)度過(guò)大；備用凝結(jié)水泵出口逆止閥關(guān)不嚴(yán)，凝結(jié)水從備用泵倒回到凝汽器。（4）軸封送汽調(diào)整不當(dāng)。軸封送汽壓力過(guò)低，大量空氣會(huì)從汽輪機(jī)后汽封吸入引起真空快速下降。氣體不但影響傳熱，使凝結(jié)水過(guò)冷度增大，還會(huì)冷卻汽輪機(jī)軸頸，嚴(yán)重時(shí)使轉(zhuǎn)子收縮。（5）真空系統(tǒng)不嚴(yán)密。真空系統(tǒng)不嚴(yán)密，漏入凝汽器汽側(cè)的空氣量增多，抽氣器超負(fù)荷工作引起真空下降。真空下降時(shí)，短時(shí)間關(guān)閉抽氣器的空氣門（<1分鐘），若抽氣器真空升高而凝汽器真空繼續(xù)下降，則表明真空降低是由漏入空氣量增加所致。負(fù)荷降低時(shí)真空下降，負(fù)荷升高時(shí)真空又恢復(fù)正常，一般真空降低是由與低壓缸連接管道的結(jié)合面漏氣引起的。真空系統(tǒng)可能發(fā)生漏氣的地方很多，諸如排汽缸與接管法蘭，接管焊口，排汽安全閥，閥門、接頭等[5]。查找缺陷不僅需熟悉系統(tǒng)，而且還需細(xì)致和耐心，查明原因后及時(shí)正確處理。

3 凝汽器真空度下降的預(yù)防措施

凝汽器真空系統(tǒng)龐大且設(shè)備分散復(fù)雜，需要時(shí)刻做好預(yù)防真空下降的工作[6]：（1）加強(qiáng)對(duì)凝汽器相關(guān)運(yùn)行參數(shù)的記錄分析，加強(qiáng)對(duì)循環(huán)水供水設(shè)備的維護(hù)。（2）加強(qiáng)對(duì)抽氣器、凝結(jié)水泵、射水泵等的維護(hù)，提高抽氣器工作性能。（3）加強(qiáng)對(duì)汽輪機(jī)軸封供汽壓力及凝汽器水位的監(jiān)視及調(diào)整。（4）凝汽器低真空保護(hù)定值符合要求，保護(hù)裝置應(yīng)投入運(yùn)行。定期進(jìn)行真空系統(tǒng)嚴(yán)密性試驗(yàn)，若不合格時(shí)，應(yīng)及時(shí)對(duì)真空系統(tǒng)進(jìn)行查漏，堵漏。（5）減輕凝汽器銅管結(jié)垢，保持凝汽器管壁和水側(cè)的清潔。（6）加強(qiáng)冷卻塔運(yùn)行維護(hù)。

4 結(jié)論

凝汽器是凝汽式汽輪機(jī)的一個(gè)重要組成部分，其運(yùn)行好壞對(duì)機(jī)組的安全性和經(jīng)濟(jì)性是十分重要的。只有了解真空降低對(duì)機(jī)組的影響，對(duì)可能引起真空系統(tǒng)故障的因素定時(shí)檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)做出準(zhǔn)確分析判斷，并采取措施予以解決，才能確保凝汽器的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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[6]齊復(fù)東.電站凝汽器設(shè)備和冷卻系統(tǒng)[M].北京：水利電力出版社，1990.

作者簡(jiǎn)介：李正義（1967，01-），男，現(xiàn)就職于大唐洛陽(yáng)首陽(yáng)山發(fā)電有限責(zé)任公司，工程師。