抽凝式汽輪機啟動及運行過程中低真空的分析與處理

倪湯杰

普星（安吉）燃機熱電有限公司

0 前言

某燃機熱電廠燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)供熱機組一期建設(shè)裝機容量為41 MW，包括：日立公司H25型31 MW 燃?xì)廨啓C、+10 MW 抽凝式蒸汽輪機發(fā)電機組凝汽式汽輪機；配套鍋爐為南奧鍋爐廠提供的型號為Q271/564-50.3-3.8/445 的臥式、無補燃、單壓、自然循環(huán)和自除氧余熱鍋爐；配套汽輪機為青島捷能汽輪機股份有限公司提供的型號為C10-3.43/1.2 的單缸、沖動、抽凝式汽輪機；凝汽器型號為N-1000。

1 問題及解決方案

由于燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組在電網(wǎng)中主要擔(dān)負(fù)調(diào)峰任務(wù)，故機組早啟晚停次數(shù)較多。由于啟停頻繁，設(shè)備出現(xiàn)異常的概率也加大了。如在某次頂峰發(fā)電啟動過程中，射水泵抽空能力只有-15 kPa，投入軸封后，真空也只能維持在-50 kPa左右。在沖轉(zhuǎn)升速過程中，真空值也明顯低于正常水平，當(dāng)轉(zhuǎn)速在500 r/min 和2 400 r/min 暖機階段下，真空在-58 kPa 和-63 kPa 左右，直至沖轉(zhuǎn)升速至3 000 r/min，真空才大幅上升至-80 kPa。由于真空偏低，排氣溫度大幅上升，不得不開啟排氣缸減溫水進(jìn)行物理降溫，以減小高溫對凝汽器銅管產(chǎn)生的膨脹。定速并網(wǎng)后隨著負(fù)荷的升高，真空也隨之升高，但仍低于正常值，只有-89 kPa。由于升速過程中現(xiàn)場設(shè)備操作較多，無法做到可靠的監(jiān)控，故決定在汽輪機動態(tài)及靜態(tài)下對真空系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，以下為檢查的系統(tǒng)、設(shè)備和檢查結(jié)果：

1)循環(huán)水系統(tǒng)：

循環(huán)水系統(tǒng)配套的凝汽器型號為N-1000,冷卻面積1 000 m2，冷卻水量3 600 t／h;循環(huán)水泵型號為OTS600-540AI臥式、雙吸離心泵，揚程25 m，流量3 700 m3/h。

檢查過程：當(dāng)循泵出口壓力穩(wěn)定在0.2 MPa，凝汽器進(jìn)出口溫差在5 ℃工況下，打開凝汽器出口管道放空門，發(fā)現(xiàn)無空氣，水流充足且排放穩(wěn)定，故判斷循環(huán)水量充足。

2)軸封系統(tǒng)：

啟動過程中，在出現(xiàn)真空偏低的情況下，嘗試提高軸封供汽壓力及調(diào)整回汽負(fù)壓。當(dāng)軸封供汽壓力從25 kPa提高到60 kPa后，真空無明顯變化，汽輪機前后軸封處有大量蒸汽冒出，由此判斷軸封供汽系統(tǒng)無異常。

3)射水抽空氣系統(tǒng)：

射水抽空氣系統(tǒng)配套射水泵型號為OTS80-210B、單級雙吸中開臥式離心泵，揚程55 m，流量110 m3/h；射水抽氣器型號為CS-7.5，額定抽出干空氣量7.5 kg，水耗量105 t/h，工作水壓0.392 MPa。

檢查過程：檢查壓力測點及對照就地壓力表計，壓力基本正常，維持在0.52 MPa，射水箱水溫顯示為38.5 ℃?？紤]到射水箱水溫過高會影響射水抽氣器效率，使凝汽器真空降低，故開大射水箱底部排污手動門及補水手動門，將射水箱水溫控制在28 ℃左右。通過現(xiàn)場目測，觀察到射水箱中排水管道泛起的水花較大，根據(jù)多年運行經(jīng)驗判斷真空系統(tǒng)仍有較大的空氣漏入。

設(shè)計溫度不同，射水抽氣器漸縮噴嘴出口處膨脹的絕對壓力也不同，其對應(yīng)的飽和溫度也不同。若射水箱工業(yè)水溫度高于飽和溫度，工業(yè)水在射水抽汽器噴嘴出口處會發(fā)生汽化現(xiàn)象（工業(yè)水在飽和溫度下不會汽化），從而降低了射水抽汽器的抽氣效率，使其不能達(dá)到設(shè)計工況，不能抽到規(guī)定的真空。因此，要保證射水抽汽器正常工作，射水箱內(nèi)的工業(yè)水溫度必須符合要求。因為正常運行時，射水抽汽器抽出的是具有一定溫度的汽氣混合物，它們排放到射水箱后會使射水箱內(nèi)的工業(yè)水溫度升高，影響射水抽汽器工作效率，從而使凝汽器真空降低。

4)低壓缸防爆門的檢查：

對低壓缸防爆門進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)無明顯爆破痕跡，用蠟燭環(huán)著密封面進(jìn)行檢漏，無蠟燭火苗吹滅后，用黃油將密封處進(jìn)行涂抹。

5)真空破壞門的檢查：

真空系統(tǒng)破壞門從凝汽器至射水泵抽空管道DN250上引出，并接至八米層以方便操作。在真空破壞門管道DN50上設(shè)有一個手動閥門和一個電動閥門。用手背靠近真空破壞電動門喇叭口上，無明顯倒吸感覺。為防止萬一，用水灌進(jìn)喇叭口做水封，過了半小時，發(fā)現(xiàn)水位有一定的下降，故判定一次手動門有輕微內(nèi)漏。機組停運后及時進(jìn)行了手動門更換，并再次做了嚴(yán)密性試驗。

6)真空系統(tǒng)閥門的檢查：

真空系統(tǒng)閥門的檢查主要是對負(fù)壓管道上的疏水放空手動門進(jìn)行檢查，如均壓箱溢流至凝汽器手動門后疏水（因與凝汽器聯(lián)通且無閥門隔離），由于管道與閥門連接中無法從法蘭邊緣處檢查是否內(nèi)漏，故將此閥門的后法蘭進(jìn)行了拆解，發(fā)現(xiàn)有輕微的內(nèi)漏。用盲板進(jìn)行封堵后，真空立即上升至-90 kPa。此外，還對多級水封至地溝排污檢修門進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)有一定的排污量溢出，無倒吸現(xiàn)象。為防止萬一，關(guān)閉了多級水封至地溝手動門，微開多級水封至凝汽器手動門進(jìn)行回收。

7)凝汽器真空灌水查漏：

凝汽器真空灌水方式為：機組停運后，關(guān)閉凝汽器甲乙側(cè)循環(huán)水進(jìn)出口電動門，打開甲乙側(cè)水室放水門，并打開放空門以加快放水速度。待水室的水放盡后，在凝汽器四個彈簧支撐點的位置用千斤頂壓住，并標(biāo)記好位置。然后，調(diào)節(jié)熱井補水電動門進(jìn)行水側(cè)的灌水，將熱井水位計放水口用臨時管接至八米層后做緊固處理，灌水至八米層臺板下30 cm處進(jìn)行保壓。經(jīng)過12小時后，發(fā)現(xiàn)凝汽器喉部位置溫度計接口處和熱井檢修口橡膠密封墊處滲水，隨即對凝汽器喉部位置溫度計接口進(jìn)行了緊固及更換了熱井檢修口處的橡膠密封墊，經(jīng)凝汽器保壓合格后放水。

8)射水抽氣器的拆檢：

機組停運后，對汽機八米層的射水抽氣器進(jìn)行了拆檢，發(fā)現(xiàn)噴嘴輕微氧化、通道無堵塞、彈簧張力良好。對噴嘴表面稍作處理后進(jìn)行了回裝。

9)抽氣管線的檢查：

由于是抽凝式汽輪機，故汽輪機設(shè)置有抽氣管道。抽氣管道上設(shè)有速關(guān)閥、逆止閥及安全閥，且安全閥位于抽氣速關(guān)閥后抽氣逆止閥前，并從四米層位置接至八米層廠房外，故無法做灌水檢查，無法判定抽氣安全閥是否內(nèi)漏，且還未供熱，因此，只對安全閥法蘭處進(jìn)行封堵處理。

2 結(jié)語

1）由于抽凝式機組抽氣安全閥存在內(nèi)漏，引起機組在啟動升速過程中真空破壞，導(dǎo)致真空低，在定速并網(wǎng)后且工業(yè)抽氣壓力為正壓狀態(tài)時恢復(fù)正常。

2）熱電聯(lián)產(chǎn)機組負(fù)壓系統(tǒng)與大氣相連的閥門較多，在機組真空出現(xiàn)異常后，應(yīng)合理擴(kuò)大查漏檢查范圍。

3）應(yīng)積極探索抽凝式汽輪機組的節(jié)能降耗。通過此次全面查漏，將真空嚴(yán)密性實驗降至100 Pa/min以內(nèi)，真空提高了2 kPa，提升了機組經(jīng)濟(jì)性。按1 kPa影響2%電負(fù)荷、年運行小時數(shù)3 500 h計算，每年可增加發(fā)電量約168萬kWh，按上網(wǎng)電價0.62元計算，每年直接增收經(jīng)濟(jì)效益104萬余元。