汽輪機真空系統(tǒng)常見問題解析

張 昆，王向民

（1.焦作煤業(yè)（集團）馮營電力有限責(zé)任公司，河南焦作 454100；2.焦作煤業(yè)（集團）有限責(zé)任公司非煤產(chǎn)業(yè)部，河南焦作 454002）

0 引言

凝汽式汽輪機的真空值是衡量機組安全、經(jīng)濟運行的重要指標，而凝汽器是形成汽輪機真空的主要輔機設(shè)備，其主要作用是降低汽輪機的排汽壓力，即形成高度真空，以增大蒸汽在汽輪機內(nèi)的理想焓降，保持凝汽器的較高真空，對促進汽輪機組的安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定運行具有重要意義。

1 真空系統(tǒng)存在問題

（1）機組排汽壓力升高，機組運行效率下降。目前馮營電力1#汽輪機背壓排汽壓力0.0081 MPa，明顯高于0.0049 MPa 的設(shè)計值。蒸汽在汽輪機內(nèi)的可用焓降減少，蒸汽在凝汽器中的冷源損失增大，機組效率下降，機組出力減少。

（2）凝汽器管束堵塞，凝汽器端差增大。凝汽器作為熱交換器，端差增大，其實際值為10，正常值應(yīng)為（6～8）。說明凝汽器的管束出現(xiàn)了結(jié)垢或堵塞，造成凝汽器端差增大。

（3）凝汽器水側(cè)內(nèi)漏，凝結(jié)水品質(zhì)惡化。凝汽器水側(cè)內(nèi)漏，會造成凝結(jié)水品質(zhì)不達標，如：凝結(jié)水硬度或含氧量超標，加快設(shè)備管道系統(tǒng)的腐蝕。

真空系統(tǒng)中存在的上述問題，直接制約了當前馮營電力汽輪機組的安全和經(jīng)濟運行能力。據(jù)統(tǒng)計，當機組汽耗量不變時，真空惡化1，將引起汽輪機的功率降低約為額定容量的1；當汽輪機的負荷不變時，真空惡化1，燃煤消耗量增加大約1～2；真空每降低1 kPa，汽輪機汽耗率平均增加1～2。故為保證機組運行安全性，提升經(jīng)濟性，需對1#汽輪機組真空系統(tǒng)進行排查、處理。

2 真空系統(tǒng)主要設(shè)備排查

2.1 制定技術(shù)方案

（1）1#凝汽器查漏封堵。凝汽器作為真空系統(tǒng)中的主要設(shè)備，如出現(xiàn)不嚴密，存在漏點時，不凝結(jié)的汽體會從外部漏入處于真空狀態(tài)的部位，最后泄漏到凝汽器中。過多的不凝結(jié)氣體滯留在凝汽器中影響傳熱，造成真空下降、凝結(jié)水品質(zhì)不達標。因凝汽器真空系統(tǒng)的密封點較多，故此次采用凝汽器灌水查漏法，重點對凝汽器及與其相連接的負壓管道焊口、膨脹節(jié)等部位進行全面排查，及時消除1#汽輪機機組真空系統(tǒng)不嚴密的隱患，保證機組運行的安全性。

（2）1#凝汽器水室雜物清理。1#凝汽器為型號N-3500 的表面式換熱器，水室采用對分制，最高工作壓力0.2 MPa，管徑251 mm，長度7220 mm，冷卻水量9300 t/h。它作為汽輪機排汽的冷卻裝置，與循環(huán)水管道聯(lián)通。涼水塔作為循環(huán)水的冷卻裝置，因內(nèi)部的網(wǎng)格板、分水器均為塑料材質(zhì)，長時間運行后會受循環(huán)水水質(zhì)影響，出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，部分風(fēng)化后的碎片及雜物通過循環(huán)水管道進入凝汽器內(nèi)部，對凝汽器的換熱效果產(chǎn)生較大影響。清理凝汽器水室，不僅能增加凝汽器的換熱效果，減小凝汽器端差，還能使凝汽器內(nèi)水阻減小，冷卻通流量增加，起到提升凝汽器真空、降低汽輪機組汽耗率的作用，對提升機組運行經(jīng)濟性有促進作用。

2.2 技術(shù)方案實施

（1）1#凝汽器汽側(cè)查漏。關(guān)閉1#機1#、2#、3#低壓加熱器汽側(cè)放水手動閥和疏水至凝汽器手動閥；關(guān)閉1#機1#、2#凝結(jié)水泵進口閥；關(guān)閉1#凝汽器汽側(cè)放水手動閥，檢查確認1#凝汽器處于隔離狀態(tài)；采用鋼管支撐1#凝汽器四面支撐角，確保凝汽器支撐彈簧不受力；使用1 根長度約10 m 的透明軟管，一端接自1#凝汽器水位計，另一端固定在汽機8 m 層?xùn)艡谏?，開啟凝汽器除鹽水補水手動閥進行補水，水位補至凝汽器喉部（排汽缸接合面上100 mm）后停止，注意檢查凝汽器底部支撐鋼管，防止出現(xiàn)變形，如出現(xiàn)異常，應(yīng)及時開啟1#機凝汽器水位計底部放水門放水；補水結(jié)束后，對1#凝汽器管束、膨脹節(jié)等進行仔細觀察，對泄漏點進行統(tǒng)計、處理；1#凝汽器查漏試驗完畢后，放盡管道及設(shè)備內(nèi)的積水，關(guān)閉1#凝汽器南、北側(cè)人孔門。

（2）1#凝汽器水室雜物清理。關(guān)閉1#凝汽器南、北側(cè)進出水電動門，開啟1#凝汽器南、北側(cè)進水電動門前放水電動門，確認1#凝汽器進出水壓力到“0”；分別打開1#凝汽器南、北兩側(cè)人孔門，清理1#凝汽器水室內(nèi)雜物（圖1）；應(yīng)注意作業(yè)人員嚴格遵守受限空間作業(yè)安全管理制度、開啟凝汽器排水坑內(nèi)排水泵，避免出現(xiàn)溢流問題；1#凝汽器水室內(nèi)雜物清理完畢后，及時關(guān)閉1#凝汽器人孔門，系統(tǒng)恢復(fù)至正常運行狀態(tài)。

2.3 實施效果及效益

（1）1#凝汽器漏點封堵，保證凝結(jié)水品質(zhì)合格。1#凝汽器汽側(cè)進行灌水查漏后發(fā)現(xiàn)，南、北兩側(cè)水室共計2 根管束出現(xiàn)泄漏。經(jīng)對泄漏管束進行封堵后，1#機凝結(jié)水硬度降至0mol/L，正常值為3mol/L。保證了1#凝汽器的嚴密性，消除了凝汽器泄漏導(dǎo)致循環(huán)水漏入凝結(jié)水系統(tǒng)造成的主給水品質(zhì)不達標的隱患，同時也避免了給水管道出現(xiàn)腐蝕問題。

圖1 1#凝汽器水室內(nèi)

（2）1#凝汽器雜物清理，提升凝汽器真空值。通過對1#凝汽器內(nèi)部的雜物進行清理，增加了凝汽器的換熱效果，使凝汽器端差由10降至7，降低了3；凝汽器真空值由-0.0905 MPa 提升至-0.0921 MPa，提升了0.0016 MPa，提高了汽輪機組熱力循環(huán)的經(jīng)濟性。

（3）此次真空系統(tǒng)排查、處理的效益。提升了汽輪機組真空系統(tǒng)的嚴密性，維持凝結(jié)水品質(zhì)在合格范圍內(nèi)，保證了鍋爐、汽輪機的安全運行；減小了1#凝汽器端差、增加了凝汽器的換熱效果，提升了凝汽器真空值，降低了汽輪機組的汽耗率。同時，根據(jù)汽輪機組每小時的發(fā)電功率、售電價格，可計算在汽輪機在同等進汽量的工況下，每年能增加售電收益約73.21 萬元，極大地提高了汽輪機組運行的經(jīng)濟性。

3 下一步改進措施

真空系統(tǒng)作為凝汽式汽輪機的關(guān)鍵組成部分，對保證機組的安全、經(jīng)濟運行有著重要作用，通過此次對1#凝汽器查漏、清理，雖通過提升凝汽器的嚴密性和經(jīng)濟性，提升了汽輪機組的安全、經(jīng)濟運行，但機組真空值還并沒有達到機組的設(shè)計值。下一步，馮營電力將結(jié)合機組運行情況，加強對凝汽設(shè)備參數(shù)的監(jiān)視、調(diào)整，密切關(guān)注凝結(jié)水水質(zhì)的化驗指標，制定針對提升機組真空系統(tǒng)安全性和經(jīng)濟性的專項檢修計劃：更換冷卻塔內(nèi)部網(wǎng)格板、分水器、噴淋裝置等，保證冷卻塔內(nèi)的分配管正常、出水完好，提升冷卻塔的散熱性能，降低凝汽器進口水溫，提升機組真空值；對凝汽器進行酸洗，消除凝汽器管束深處內(nèi)部的水垢、淤泥，提升凝汽器的熱交換效率，并重點對凝汽器內(nèi)部管束脹口位置等不易發(fā)現(xiàn)的泄漏點、空負荷時處于真空狀態(tài)的輔助設(shè)備及管道進行全方位的檢查、處理，進一步提升真空系統(tǒng)的嚴密性和經(jīng)濟性，保證汽輪機組安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定運行。

4 結(jié)束語

隨著設(shè)備運行年限的增長，作為裝機容量較小、投產(chǎn)運行時間較長的熱力發(fā)電廠，因設(shè)備老化造成運行效率下降的狀況會異常嚴峻，更要堅持以設(shè)備治理為基礎(chǔ)，按照合理調(diào)整運行參數(shù)、科學(xué)切換運行方式的原則，結(jié)合生產(chǎn)實際，合理組織、統(tǒng)籌安排，加快推進企業(yè)熱電聯(lián)產(chǎn)的轉(zhuǎn)型發(fā)展。