300MW汽輪機凝汽器真空偏低問題優(yōu)化研究

摘? 要：某公司配置2臺閉式循環(huán)300 MW汽輪機組，運行中凝汽器真空偏差達1.54 kPa。經(jīng)分析認為，3號冷卻塔效率低造成凝汽器入口水溫高是凝汽器真空偏低的主要原因。通過對3號冷卻塔進行全面檢查，分析了冷卻塔效率低的原因，制定了針對性的運行調(diào)整及優(yōu)化改造方案，實施后問題得到了解決。

關鍵詞：凝汽器真空;入口水溫;冷卻塔效率;虹吸

中圖分類號：TK12? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

閉式循環(huán)汽輪機組冷端系統(tǒng)由冷卻塔、凝汽器、循環(huán)水泵、真空泵和凝結水泵等組成，其中冷卻塔的作用是冷卻生產(chǎn)用循環(huán)水。冷卻后的循環(huán)水進入凝汽器，將低壓缸末級排汽冷凝成水，建立凝汽器真空。冷卻塔效率直接影響凝汽器真空，對機組發(fā)電效率、運行安全產(chǎn)生較大的影響。

該文結合某公司3、4號機組凝汽器真空偏差大問題進行了分析研究，得出了3號機凝汽器入口水溫偏高是凝汽器真空的主要原因。通過對3號冷卻塔進行現(xiàn)場檢查，查找冷卻塔效率降低的原因，進行了針對性的運行調(diào)整，利用機組停機機會進行了優(yōu)化改造，問題得到了解決。

1 現(xiàn)狀分析

某公司3、4號機為上海汽輪機廠制造的300 MW機組，2019年3月7日，2臺機組負荷率基本相同，均運行一臺高速循環(huán)水泵，凝汽器真空偏差達1.54 kPa，詳細數(shù)據(jù)見表1。

2 3號機組凝汽器真空偏低原因

低壓缸排汽溫度對應的飽和壓力為凝汽器背壓，凝汽器真空=凝汽器背壓-大氣壓力。低壓缸排汽溫度ts=tw1+Δt+δt，其中tw1為凝汽器入口水溫，Δt為凝汽器循環(huán)水溫升，δt為凝汽器端差，因此凝汽器入口水溫直接影響凝汽器真空。在其他因素不變的情況下，入口水溫升高影響凝汽器背壓升高，凝汽器真空降低。凝汽器入口水溫對凝汽器背壓影響經(jīng)驗曲線如圖1所示。

從表1、圖1可以看出，影響3號機凝汽器真空偏低的主要原因就是凝汽器入口水溫偏高約5.16℃，表明3號冷卻塔效率降低。

3 3號冷卻塔型式及效率低分析

3.1 3號冷卻塔型式

3、4號冷卻塔均為自然通風逆流冷卻塔，包括筒體、噴濺裝置、淋水填料、配水管、豎井和虹吸裝置等，采用虹吸配水方式，通過設在中央豎井內(nèi)的虹吸裝置實現(xiàn)。虹吸裝置由虹吸罩、虹吸堰構成。配水系統(tǒng)由壓力主水槽與配水管構成，主水槽直接與中央豎井相接，配水管從壓力主水槽兩側(cè)接出，按一定間距在塔內(nèi)分布。共分上、下2個主水槽，其中上主水槽供內(nèi)區(qū)配水，下主水槽供外區(qū)配水。3、4號冷卻塔設計單臺高速循環(huán)水泵運行時全搭配水，單臺低速循環(huán)水泵運行時僅外區(qū)配水。

在冬季為防止冷卻塔結冰只有外區(qū)配水，其他季節(jié)實現(xiàn)內(nèi)外區(qū)全搭配水。為使敞開式進口上層主水槽有供水與停水狀況，做成虹吸式進口。運行開始時，豎井水位上升淹沒虹吸罩，并快速帶走虹吸罩內(nèi)空氣，形成負壓區(qū)，水流不斷地穩(wěn)定流入供內(nèi)區(qū)配水的上主水槽。當進塔水量變小后，豎井水位下降，空氣進入虹吸罩內(nèi)，負壓狀態(tài)破壞，供內(nèi)區(qū)配水的主水槽停止供水，并自動轉(zhuǎn)換成冷卻塔外區(qū)配水。

3.2 3號冷卻塔效率低原因

3號冷卻塔效率大幅度降低可能原因：高溫水直接進入冷卻塔水池、內(nèi)外區(qū)配水不均、冷卻塔填料大面積結垢或脫落、噴濺裝置損壞或脫落較多等。

現(xiàn)場進行檢查，3號冷卻塔防凍門關閉，冷卻塔外圍淋水比較均勻，沒有明顯的水柱現(xiàn)象，可以排除高溫水直接進入水池、冷卻塔填料及噴濺裝置異常等原因。通過觀察發(fā)現(xiàn)，3號冷卻塔內(nèi)區(qū)沒有淋水，表明內(nèi)外區(qū)配水不均是主要原因。通過比較3、4號機運行循環(huán)水泵電流、揚程等參數(shù)，可以排除3號循環(huán)水泵異常因素，導致3號冷卻塔效率低的直接原因是單臺高速循環(huán)水泵運行時，內(nèi)區(qū)上水槽虹吸不能建立。查閱2016年-2018年3月份3號機歷史趨勢參數(shù)，驗證了這一結論。虹吸不能建立可能原因：循環(huán)水系統(tǒng)閥門開關不到位或管道系統(tǒng)布置不合理;虹吸裝置密封效果不好存在漏點;虹吸裝置系統(tǒng)施工出現(xiàn)錯誤，結構尺寸或位置存在偏差。

4 運行調(diào)整及優(yōu)化改造方案

4.1 運行調(diào)整方案

啟動3號機B低速循環(huán)水泵，1小時后3、4號凝汽器入口水溫基本相同，3號機凝汽器真空上升1.9 kPa穩(wěn)定運行?，F(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)3號冷卻塔內(nèi)、外區(qū)淋水正常，表明2臺循環(huán)水泵運行，能夠建立起虹吸配水，分析虹吸建立不起來的主要原因是虹吸裝置結構尺寸存在偏差。為提高機組經(jīng)濟性，運行中保持2臺循環(huán)水泵運行方式。

4.2 優(yōu)化改造方案

冷卻塔虹吸裝置各部分尺寸與標高，是根據(jù)循環(huán)水泵特性、系統(tǒng)沿程阻力、冷卻塔配水系統(tǒng)的阻力及虹吸裝置的阻力等綜合計算后確定的，各項數(shù)值應保證足夠精確度，以免影響虹吸的形成。

2019年3月下旬3號機小修停機后，對3、4號冷卻塔虹吸裝置進行檢查對比，發(fā)現(xiàn)3號冷卻塔虹吸偃高度比4號偏高約110 mm。在3號冷卻塔虹吸裝置的上主水槽上邊緣加裝120 mm高度堵板，并進行密封處理。機組啟動后，3號機單臺高速循環(huán)水泵運行，冷卻塔配水正常，問題得到了徹底解決。

5 結論

該文通過對某300 MW機組凝汽器真空偏低問題進行研究，得出如下結論。

（1）閉式循環(huán)汽輪機組冷卻塔運行效率直接影響凝汽器入口水溫，對凝汽器真空影響較大，因此應加強對冷卻塔各部件的維護，并根據(jù)季節(jié)的變化合理調(diào)整配水方式。

（2）國內(nèi)采用虹吸配水的冷卻塔，由于基建時虹吸裝置結構尺寸精度控制的問題，往往不能達到設計要求，應利用機組檢修機會進行優(yōu)化改造。

參考文獻

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