50 MW汽輪機配套凝汽器性能試驗及真空節(jié)能優(yōu)化研究

(中國石化集團(tuán)茂名石化分公司，廣東 茂名 525000)

0 引 言

50 MW汽機發(fā)電機組機組采用的是某汽輪電機有限責(zé)任公司生產(chǎn)的型號為CC50-9.5/4.0/1.27，高壓、單缸、單軸、雙抽汽、沖動冷凝式汽輪機。配套發(fā)電機為某發(fā)電機設(shè)備制造的60 MW空冷發(fā)電機。

汽輪機主要設(shè)計參數(shù)見表1。

表1 汽輪機主要設(shè)計參數(shù)

1 凝汽器系統(tǒng)及真空研究目的

1.1 凝汽器性能試驗

(1)凝汽器主要技術(shù)參數(shù)

凝汽器為對分雙流程表面式凝汽器，主要設(shè)計技術(shù)參數(shù)見表2。

表2凝汽器主要技術(shù)參數(shù)

(2)試驗工況及內(nèi)容

這次凝汽器試驗的汽輪機組發(fā)電負(fù)荷為49.43 MW，進(jìn)汽流量為256 t/h，一級高壓蒸汽抽汽流量為36.55 t/h，二級低壓蒸汽抽汽流量為55.52 t/h，滿足測試負(fù)荷的要求。試驗期間，汽輪機組的凝汽器和回?zé)嵯到y(tǒng)運行工況如主蒸汽壓力、主蒸汽溫度、循環(huán)水流量、主蒸汽流量等重要參數(shù)保持穩(wěn)定至少30分鐘。由于凝汽器熱負(fù)荷是難以測量的量，主蒸汽參數(shù)維持額定參數(shù)運行主要是用參數(shù)控制保證凝汽器熱負(fù)荷在額定參數(shù)下運行。凝汽器試驗測點如圖1所示。

圖1凝汽器試驗測點

(3)凝汽器性能試驗測試數(shù)據(jù)

這次試驗是在汽輪機正常運行工況下進(jìn)行的，具體試驗數(shù)據(jù)見表3。

(4)試驗數(shù)據(jù)計算及分析

根據(jù)凝汽器性能試驗測取數(shù)據(jù)，按照標(biāo)準(zhǔn)提供的公式進(jìn)行計算，主要性能參數(shù)計算值見表4。

表3凝汽器性能試驗測量值

表4凝汽器主要性能參數(shù)計算值匯總

從上述指標(biāo)進(jìn)行評定，該凝汽器總體運行狀況較好，基本達(dá)到設(shè)計和經(jīng)濟運行的需要。對主要性能參數(shù)分析如下：

(1)凝汽器水阻略微偏大。凝汽器修正后凝汽器水阻42.3 kPa，比同類凝汽器水阻值39 kPa高3.3 kPa。說明凝汽器或附屬管道阻力比設(shè)計值偏大?？紤]利用機組檢修時對凝汽器內(nèi)部情況拆蓋進(jìn)行檢查并采取高壓水槍沖洗等有效措施，保持凝汽器銅管和附屬管路清潔。

(2)凝汽器冷卻水管結(jié)垢程度一般。計算結(jié)果顯示該凝汽器冷卻水管清潔系數(shù)低于設(shè)計清潔系數(shù)。在試驗期間，冷卻水管流速為1.32 m/s，根據(jù)凝汽器與真空系統(tǒng)運行維護(hù)導(dǎo)則相關(guān)要求，HSn70-1管材允許的最低流速為1.0 m/s，流速較高時將有利于減少銅管結(jié)垢的幾率?？紤]利用機組檢修對凝汽器銅管抽樣檢測，保持銅管內(nèi)部清潔。

1.2 凝結(jié)水量和冷卻水量的影響

凝汽器的一個重要設(shè)計原則是按額定的蒸汽量、冷卻水進(jìn)口溫度和冷卻水量考慮設(shè)計的。而實際運行工況上述參數(shù)都會隨著工況的變化而動態(tài)變化。當(dāng)冷卻水進(jìn)口溫度降低，換交換能力增強，吸熱量將會增加，導(dǎo)致蒸汽冷凝的溫度下降，同步使排汽壓力降低，凝汽器內(nèi)真空增加。本汽輪機組凝汽器的冷卻水量穩(wěn)定，平均進(jìn)出水的溫差在10 ℃左右，進(jìn)出水溫差總體較大。循環(huán)冷卻水的溫升與凝汽器蒸汽進(jìn)入量成正比關(guān)系，與循環(huán)冷卻水量成反比關(guān)系。分析2#汽輪機負(fù)荷調(diào)整時的參數(shù)趨勢，如圖2所示。

圖2汽輪機真空凝液量趨勢

從圖2可以得出，汽輪機組真空度隨凝液量增加而下降，相反則真空明顯上升，可見真空度受凝液量影響較大。凝汽器額定蒸汽進(jìn)汽量為125 t/h，在實際運行中，排汽量為130 t/h,與設(shè)計值相比增加5%左右，在不改變現(xiàn)狀下增開一臺循環(huán)水冷卻泵，采用在增加循環(huán)冷卻水量的方式提高真空，循環(huán)冷卻水泵的電機功率為1 120 kW，這將導(dǎo)致裝置電耗增加明顯，雖然在一定程度上提高真空，但運行方式不經(jīng)濟。

2 優(yōu)化方向的確定

繪制凝汽器不同汽、水溫度變化規(guī)律曲線是監(jiān)督凝汽器運行特性一種有效的方法[2]。本汽輪機組繪制的凝汽器運行特性監(jiān)督曲線見圖3。綠色段表示在額定工況下汽輪機組的凝汽器在冷卻水溫升、傳熱端差、過冷度的變化趨勢曲線，紅色段表示實際運行工況下本汽輪機組冷卻水進(jìn)口溫度、冷卻水出口溫度、凝汽器真空下的飽和溫度和凝結(jié)水出水溫度變化趨勢曲線，并將兩種不兩同的曲線進(jìn)行比較，便可得出差異，從而進(jìn)一步評價凝汽器的運行狀況。

圖3凝汽器運行特性監(jiān)督曲線

根據(jù)圖3實際運行趨勢線A-B斜率較額定趨勢線T1-T2斜率增大，意味著隨著冷卻水流量減少，冷卻水水溫升高；運行趨勢線B-C斜率較額定趨勢線T2-TS斜率變大，意味著隨著傳熱端差升高，傳熱性能反而變差，可能代表冷卻水管結(jié)垢或抽真空設(shè)備工作偏離設(shè)計工況；運行趨勢線C-D斜率較額定趨勢線TS-Tc斜率變大，意味著隨著凝結(jié)水過冷度升高，系統(tǒng)嚴(yán)密性反而降低，代表凝汽器水位過高或抽真空設(shè)備偏離設(shè)計工況[3]；要求檢查冷卻水系統(tǒng)，包括冷卻塔性能，影響凝汽器熱負(fù)荷增加的裝置內(nèi)的疏水和排汽狀況，進(jìn)一步降低凝汽器額外熱負(fù)荷，從而改善真空和提高經(jīng)濟性[5]。

3 結(jié)束語

通過試驗研究，實施后可提高真空1 kPa，增加發(fā)電1 000 kW，降低供電標(biāo)煤耗1～2 g/kWh，節(jié)能效果顯著。