150 MW汽輪機(jī)組真空下降的原因分析及對(duì)策

周吉文

【摘 要】文章根據(jù)英力特英化熱電150 MW機(jī)組運(yùn)行中的具體情況，對(duì)影響機(jī)組真空的因素進(jìn)行分析，結(jié)合運(yùn)行及測(cè)得數(shù)據(jù)，從凝汽器的運(yùn)行情況、真空的形成、系統(tǒng)漏入空氣的來(lái)源、真空系統(tǒng)嚴(yán)密性、循環(huán)水系統(tǒng)、疏水系統(tǒng)及凝汽器銅管清潔度等方面分析討論汽輪機(jī)真空偏低的原因，并進(jìn)一步提出凝汽器真空的具體建議，并對(duì)真空嚴(yán)密性作深入研討。

【關(guān)鍵詞】汽輪機(jī);凝汽器;真空;嚴(yán)密性

【中圖分類號(hào)】TK264.14 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2018）12-0103-02

在火電廠凝汽式機(jī)組正常運(yùn)行的參數(shù)中，真空情況的好壞是火電廠安全、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行的重要指標(biāo)之一。當(dāng)真空上升1 kPa，機(jī)組供電煤耗會(huì)下降2.5 kg/kW·h，因此，采取措施提高凝汽器的真空，其節(jié)能潛力很大。本廠汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的N150/C135—13.24/535/535/0.981型超高壓、雙缸、中間再熱、單軸、雙分流、單抽可調(diào)、凝汽式汽輪機(jī)。英化熱電150 MW機(jī)組自投產(chǎn)后，機(jī)組真空偏低，影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)性，對(duì)此，公司通過(guò)分析研究和采取相應(yīng)治理措施解決了機(jī)組真空偏低問(wèn)題。解決真空偏低問(wèn)題主要從提高真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性、優(yōu)化汽輪機(jī)本體疏水系統(tǒng)、減少進(jìn)入凝汽器的漏氣量、嚴(yán)格控制汽水品質(zhì)、保持凝汽的清潔程度等方面入手。

1 影響凝汽器真空的因素分析

凝汽器的冷卻效果與換熱管的型式、布置方式、汽輪機(jī)排汽量，漏入的不凝結(jié)氣體有關(guān)，凝汽器排汽溫度越高，排汽壓力越高，真空值越低。凝汽器傳熱端差δt為凝汽器內(nèi)蒸汽凝結(jié)溫度ts與冷卻水出口處溫度tw2之差，即δt=ts-tw2。所以主凝結(jié)區(qū)的蒸汽凝結(jié)溫度為ts=tw1+δt+δt。冷卻水入口溫度tw1主要取決于電廠所在地的氣候和季節(jié)。冬季tw1低，ts也低，真空高;夏季tw1高，ts也高，真空低。用冷水塔時(shí)，tw1還取決于冷水塔的冷卻效果。冷卻水溫升幅δt與循環(huán)倍率m有關(guān)。m越大，δt越小，真空越高。但m越大時(shí)，循環(huán)水泵及電動(dòng)機(jī)容量越大，循環(huán)水管越粗，末級(jí)葉片因排汽比容增大而增長(zhǎng)，電廠投資增加，故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選擇恰當(dāng)?shù)膍值，一般m為50～120。凝汽器傳熱端差δt主要受傳熱系數(shù)k的影響。k越大δt越小，ts越小，真空越高，且影響k的因素，都將影響δt，從而都將影響ts與pc。

循環(huán)水冷卻水量、冷卻水溫、抽汽系統(tǒng)運(yùn)行狀況及能力等，在設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)中已確定，而循環(huán)水溫則受氣候和環(huán)境因素影響，管道結(jié)垢、漏空氣、循環(huán)水量則受安裝運(yùn)行的影響。真空問(wèn)題是一個(gè)較復(fù)雜的問(wèn)題，即使避開(kāi)設(shè)計(jì)、制造原因，它與運(yùn)行調(diào)整和檢修維護(hù)也有直接關(guān)系。下面我們就熱力疏水系統(tǒng)、凝汽器清潔度及真空系統(tǒng)嚴(yán)密性對(duì)真空的影響進(jìn)行分析。

1.1 熱力疏水系統(tǒng)

英化熱電機(jī)組的主再熱蒸汽、汽機(jī)本體疏水管及各段抽汽管路的疏水管按壓力高低不同分別進(jìn)入高低壓疏水?dāng)U容器，經(jīng)擴(kuò)容降壓后進(jìn)入凝汽器內(nèi)。正常運(yùn)行中管道疏水閥泄漏，雖然經(jīng)擴(kuò)容器減溫減壓后才排入凝汽器，但也增加了凝汽器的熱負(fù)荷。如果擴(kuò)容器壓力調(diào)整不好，有可能使空氣漏入凝汽器，其放熱造成凝汽器熱負(fù)荷增加，真空降低。

解決辦法：加強(qiáng)對(duì)回?zé)岢槠到y(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)視和對(duì)疏水閥檢修維護(hù)，減少泄漏量。軸封間隙要調(diào)整適當(dāng)，運(yùn)行時(shí)加強(qiáng)對(duì)軸封壓力的調(diào)整，要做好回?zé)岢槠到y(tǒng)所有閥門的裝前檢修工作，盡量使機(jī)組按設(shè)計(jì)要求運(yùn)行。完善、改進(jìn)熱力疏水系統(tǒng)，減少疏水?dāng)U容器連接排放點(diǎn)。運(yùn)行人員加強(qiáng)對(duì)疏水?dāng)U容器的檢查，使之保持一定的壓力，避免壓力高時(shí)漏入凝汽器的蒸汽量增加，壓力低時(shí)空氣漏入凝汽器。通過(guò)對(duì)上述系統(tǒng)的查漏，消除漏點(diǎn)后機(jī)組真空提高了1 kPa。

1.2 凝汽器銅管清潔度

凝汽器是由許多銅管組成的管式熱交換器，銅管內(nèi)流過(guò)冷卻水，管外流過(guò)汽輪機(jī)排汽，由于冷卻水污染變臟不可避免，因此凝汽器冷卻面臟污是凝汽設(shè)備工作惡化、換熱效率降低導(dǎo)致真空降低的最常見(jiàn)原因。

英化熱電廠循環(huán)水采用閉式循環(huán)，使水中的泥沙、有機(jī)物及雜物成了外部主要的污染源。因此，采用凝汽器膠球清洗裝置是非常重要的。我廠機(jī)組膠球系統(tǒng)因設(shè)備原因，長(zhǎng)期不能正常投運(yùn)，造成凝汽器無(wú)法在運(yùn)行中清洗，嚴(yán)重影響機(jī)組安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。經(jīng)過(guò)檢查確認(rèn)，膠球系統(tǒng)存在膠球收球網(wǎng)網(wǎng)板松動(dòng)、網(wǎng)板關(guān)不到位、網(wǎng)板積存雜物等問(wèn)題，造成膠球無(wú)法正常運(yùn)行。根據(jù)存在的問(wèn)題，在機(jī)組小修時(shí)進(jìn)行檢修處理，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的正常自動(dòng)運(yùn)行。膠球收球率在95%以上，凝汽器在線清洗效果良好，達(dá)到了優(yōu)良，提高了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

1.3 真空系統(tǒng)漏氣量的影響

機(jī)組真空系統(tǒng)涉及循環(huán)水系統(tǒng)、軸封系統(tǒng)、疏水系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng)，系統(tǒng)范圍大，若真空系統(tǒng)漏入不凝結(jié)氣體，抽真空排氣設(shè)備不能有效將氣體從真空系統(tǒng)中抽出，不凝結(jié)氣體會(huì)在凝汽器換熱管表面形成氣阻，增大熱阻，造成凝汽器冷卻效果大大降低，影響機(jī)組真空度降低，增加了機(jī)組能耗。因此，為了監(jiān)視真空系統(tǒng)的嚴(yán)密情況，凝汽器在運(yùn)行中一般每月要進(jìn)行1次真空降落的嚴(yán)密性實(shí)驗(yàn)。我廠機(jī)組投運(yùn)后，#1、#2機(jī)的真空嚴(yán)密性試驗(yàn)始終不合格。#1、#2機(jī)凝汽器中的凝結(jié)水含氧量始終高，說(shuō)明通往凝汽器的各疏水管、補(bǔ)水管、排汽管等真空系統(tǒng)有可能存在漏空氣。真空系統(tǒng)嚴(yán)密性可以從質(zhì)和量?jī)蓚€(gè)方面確定。嚴(yán)密性在質(zhì)方面可以通過(guò)在機(jī)組運(yùn)行時(shí)停運(yùn)真空泵，計(jì)算真空泵停運(yùn)期間真空每分鐘下降的速率，通過(guò)真空下降速率衡量真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性。在凝汽器冷卻條件不變的條件下，真空下降的速率與漏入真空系統(tǒng)的不凝結(jié)氣體量成線性關(guān)系，對(duì)于150 MW以上汽輪機(jī)組，真空下降速率在0.27 kPa/min以下，則認(rèn)為嚴(yán)密性優(yōu)，下降速率在0.27～0.4 kPa/min為合格，下降速率大于0.4 kPa/min則為不合格。從量的方面衡量機(jī)組真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性，以從真空泵出口的空氣量進(jìn)行計(jì)量較為準(zhǔn)確，計(jì)量試驗(yàn)時(shí)，機(jī)組負(fù)荷應(yīng)該穩(wěn)定運(yùn)行在60%以上。根據(jù)電力工業(yè)技術(shù)法規(guī)對(duì)真空嚴(yán)密性標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)的規(guī)定，在進(jìn)行真空嚴(yán)密時(shí)應(yīng)關(guān)閉抽氣器的空氣門，80%～100%負(fù)荷下在3～5 min內(nèi)真空下降的速度不大于0.4 kPa/min。

通過(guò)機(jī)組大修，停機(jī)后我們對(duì)凝汽器真空系統(tǒng)進(jìn)行灌水查漏，找到的漏空氣點(diǎn)為高排逆止門前、后疏水管道不嚴(yán)密漏空氣，以及低壓疏水?dāng)U容器壓力表頭漏空氣等。消除漏點(diǎn)后，在機(jī)組啟動(dòng)后進(jìn)行機(jī)組真空嚴(yán)密性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果為0.17 kPa/min，大大提高了機(jī)組經(jīng)濟(jì)效益。

2 真空下降的解決對(duì)策

在發(fā)電廠的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行過(guò)程中，汽輪機(jī)組的真空是影響機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的主要指標(biāo)，根據(jù)熱力性能試驗(yàn)結(jié)果，真空每降低1 kPa，機(jī)組減少出力2 MW左右，汽輪機(jī)的熱耗率增加0.8%，機(jī)組的供電煤耗升高2.7 kg/kW·h，真空下降還將影響汽輪機(jī)的安全性。由于影響真空因素很多，只有通過(guò)實(shí)際運(yùn)行和綜合性能試驗(yàn)，才能找到解決問(wèn)題的辦法。筆者對(duì)如何提高150 MW火電機(jī)組真空提出以下建議。

（1）認(rèn)真仔細(xì)地搞好汽輪組真空系統(tǒng)嚴(yán)密性，從安裝到大修，步步到位。對(duì)運(yùn)行中處于負(fù)壓狀態(tài)的管道上連接閥蘭及盤根密封處均采用成型的石墨墊，安裝前與真空相關(guān)的所有閥門應(yīng)認(rèn)真解體檢查是否密封合格，與凝汽器相連的汽水管道、喉部連接部分、伸縮節(jié)應(yīng)重點(diǎn)檢查。

（2）提高凝汽器清潔度及蒸汽品質(zhì)。特別要加強(qiáng)對(duì)凝汽器膠球清洗裝置的運(yùn)行管理和檢修維護(hù)，提高膠球的投運(yùn)率和收球率，加強(qiáng)循環(huán)水排污和化驗(yàn)分析工作，定時(shí)清理濾網(wǎng)，清除雜物和污垢。

（3）根據(jù)凝汽器面積對(duì)循環(huán)水泵、循環(huán)水系統(tǒng)、循環(huán)水量等進(jìn)行系統(tǒng)分析，避免產(chǎn)生冷卻水量不足的弊端，定時(shí)檢查、治理冷卻塔的噴淋裝置，提高冷卻效率。

（4）加強(qiáng)對(duì)抽汽回?zé)嵯到y(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)視和檢修維護(hù)，軸封間隙要調(diào)整適當(dāng)，運(yùn)行時(shí)加強(qiáng)對(duì)軸封壓力的調(diào)整，回?zé)岢闅庀到y(tǒng)的所有閥門要做好裝前檢修工作，消除只注重外漏而忽略內(nèi)漏的思想意識(shí)，使回?zé)岢槠到y(tǒng)在最佳狀態(tài)下運(yùn)行。

（5）加強(qiáng)對(duì)凝汽器運(yùn)行參數(shù)分析，使凝汽器處于最佳運(yùn)行狀態(tài)。

（6）提高運(yùn)行人員操作水平，避免因運(yùn)行員操作失誤而造成真空下降。

3 結(jié)語(yǔ)

凝汽器真空是影響機(jī)組效率的重要指標(biāo)之一，影響機(jī)組真空的原因有安裝方面的問(wèn)題、循環(huán)水量的影響、熱力疏水系統(tǒng)的泄露問(wèn)題、凝汽器的清潔程度及真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性等。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，結(jié)合機(jī)組檢修和系統(tǒng)改造，以及在機(jī)組運(yùn)行情況分析的基礎(chǔ)上，可以從循環(huán)水系統(tǒng)的變方式運(yùn)行、提高機(jī)組真空嚴(yán)密性、優(yōu)化汽輪機(jī)的本體疏水方式、降低漏入凝汽器的不凝結(jié)氣體和蒸汽量、提高循環(huán)水質(zhì)、嚴(yán)格控制汽水品質(zhì)、保持凝汽的清潔程度等方面，提高機(jī)組真空度。

參 考 文 獻(xiàn)

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