冬季主機真空優(yōu)化淺析

屈雄偉

【摘 ?要】：近年來，循環(huán)水泵的優(yōu)化運行越來越引起各電廠的重視。許多電廠相繼對循環(huán)水泵、循環(huán)水系統(tǒng)及真空系統(tǒng)進行改造、試驗和理論與實際相結(jié)合的方式進行優(yōu)化，以盡可能達到最佳真空運行方式，真正起到機組節(jié)能降耗的目的。本文采用理論聯(lián)系實際的方式來確定機組冬季真空優(yōu)化運行方式，達到提高機組安全性和經(jīng)濟性的目的。

【關(guān)鍵詞】：凝汽器 背壓 循環(huán)水溫升

0引言

某廠2×1000MW機組的汽輪機采用哈爾濱汽輪機廠生產(chǎn)的新一代N1052-28/600/620超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、雙背壓、十級回熱抽汽、凝汽式汽輪機。真空系統(tǒng)采用雙背壓，對應(yīng)三臺水環(huán)式真空泵進行不凝結(jié)氣體的抽取，利用真空泵入口母管之間兩個聯(lián)絡(luò)門進行單雙背壓的切換，以保持凝汽器最佳真空運行。

機組在冬季運行過程中由于環(huán)境溫度的影響，直接抽取長江水作為冷卻介質(zhì)的循環(huán)水溫度大約在10℃左右，如果凝汽器采用雙背壓方式運行，則低壓側(cè)凝汽器背壓在低負荷運行階段將低于3KPa，不僅使凝結(jié)水過冷度增大、循環(huán)水泵電耗增加，還對機組的安全性和經(jīng)濟性產(chǎn)生不利影響。因此，機組在冬季運行期間，如何維持凝汽器真空最佳真空將是機組安全經(jīng)濟運行的重要手段。

1影響因素分析

1、循環(huán)水流量的影響。負荷不變的條件下，循環(huán)水量降低，則溫升增加。凝汽器真空降低。冬季環(huán)境溫度低，循環(huán)水溫度較低，同樣條件下循環(huán)水溫升相對降低?？刂坪线m的循環(huán)水流量，即是最優(yōu)的控制方案，也是最優(yōu)的控制方式。

2、凝汽器熱交換面潔凈度的影響。凝汽器熱交換面潔凈度直接影響換熱效率，潔凈度高，換熱效果強、效率高，真空高;潔凈度低，換熱效果差、效率低，真空降低;潔凈度的直接影響因素主要為膠球清洗系統(tǒng)的投運率。

3、真空泵的影響。工作水溫度對水環(huán)真空泵性能的影響，工作水溫度越高，水環(huán)真空泵所能抽吸的真空度就越低，同時工作水還起到冷卻氣體和密封工作腔等作用。因此，降低工作水溫度可以提高水環(huán)真空泵的極限真空。

4、循環(huán)水池液位、凝汽器液位的影響。循環(huán)水前池液位低，循泵入口壓力降低，循環(huán)水流量相對降低，凝汽器真空升高。凝汽器水位太高將淹沒下排部分冷卻水管道，使冷卻面積減少，冷卻效果下降，真空下降。當凝汽器水位繼續(xù)升高，淹沒到空氣及空氣管時，將使凝汽器內(nèi)空氣無法抽出，空氣在凝汽器內(nèi)越聚越多，將影響排汽凝結(jié)，致使凝汽器內(nèi)真空急劇下降，所以凝汽器水位太高會影響真空。

2理論計算分析

我廠凝汽器設(shè)計規(guī)范書要求：TMCR工況循環(huán)水溫升控制在10.52℃，凝汽器過冷度設(shè)計值為0.5℃，凝汽器端差設(shè)計值為3.26℃/3.0℃，循環(huán)倍率設(shè)計值為50。依據(jù)循環(huán)水溫升有關(guān)試驗及計算公式，如下。

XcDc（hc-he）=Dw?tCp

式中，Xc，hc，he，Dw，Cp，分別為汽輪機排汽濕度、

排汽焓、凝結(jié)水焓、冷卻水流量和冷卻水定壓比

一般汽輪機排汽為濕蒸汽（濕度大約在6～10%），每1kg排汽在凝汽器內(nèi)放出的汽化潛熱約為XC（hC-hC’）=2140～2220KJ/kg，取CP=4.187KJ/kg·K，因此有如下公式：

其中m=Dw/Dc為凝汽器的循環(huán)倍率。

可以看出，影響△t的因素有：（1）汽輪機排汽量，即汽輪機負荷。（2）冷卻水量。根據(jù)某廠循環(huán)水系統(tǒng)循環(huán)倍率設(shè)計值50，可以計算出該廠循環(huán)水溫升為10.4℃，基本與循環(huán)水設(shè)計溫升（10.52℃）一致。

依據(jù)楊海生1，孟向明2論文《一種確定循環(huán)水系統(tǒng)最佳溫升的計算方法》理論分析，得到最佳循環(huán)水溫升隨機組負荷及環(huán)境總影響溫度的變化曲線，計算結(jié)果對指導現(xiàn)場運行操作具有實際意義。由于環(huán)境溫度、冷卻塔端差及凝汽器端差對凝汽器壓力的影響是相同的或等效的，因此將三者之和作為一項參數(shù)進行考慮，稱作為總影響溫度。

分析得出，在溫度較高時，循環(huán)水最佳溫升隨負荷變化不大，且數(shù)值均較小，這意味著需要較大的循環(huán)水流量。在溫度較低時，循環(huán)水最佳溫升隨負荷變化大，坡度陡，允許循環(huán)水有較大的溫升。在總影響溫度16.2℃時，額定負荷下循環(huán)水最佳溫升為12℃。

3實際參數(shù)分析

以某廠1000MW機組各時間段不同負荷循環(huán)水溫升統(tǒng)計參數(shù)進行對比分析。

機組各時間段不同負荷循環(huán)水溫升統(tǒng)計表

從以上統(tǒng)計表可以看出：

（1）機組在夏秋季運行時，冷卻水溫度高，循環(huán)水泵采用“一高一低”或“一機兩低”運行方式，循環(huán)水溫升大約控制在8℃～15℃，基本達到設(shè)計要求。

（2）機組在冬季運行且冷卻水溫度低時，高負荷階段循環(huán)水泵采用“兩機兩低”和循環(huán)水出口聯(lián)絡(luò)門全開運行方式，凝汽器雙背壓運行，循環(huán)水溫升大約控制在15℃～25℃;低負荷階段循環(huán)水泵采用“兩機三低”和循環(huán)水出口聯(lián)絡(luò)門全開運行方式，凝汽器單背壓運行，循環(huán)水溫升大約控制在11℃～15℃，但是真空值低負荷運行時維持在3KPa以上，分析得出在高負荷階段循環(huán)水溫升偏離設(shè)計值比較多，大約在5℃-15℃。

4應(yīng)對策略淺析

機組在冬季運行時，為了維持機組最佳真空，減少凝結(jié)水過冷度同時降低循泵電耗，提高機組安全性及經(jīng)濟性，在機組運行方式上提出以下應(yīng)對策略：

（1）機組在冬季運行且循環(huán)水溫度≤12℃時，#1、2機循環(huán)水泵采用“兩機兩低”或“兩機三低”運行方式，備用泵投入“聯(lián)鎖”備用，循環(huán)水聯(lián)絡(luò)門全開，當?shù)蛪耗鞅硥旱陀?.0kPa時，打開真空泵聯(lián)絡(luò)門，凝汽器倒為單背壓運行方式。

（2）倒為單背壓運行方式后，當凝汽器背壓繼續(xù)低于3.0kPa時，可停運一臺真空泵，保持單真空泵運行。凝汽器背壓繼續(xù)低于3.0kPa時，就地關(guān)小運行真空泵冷卻水隔離門或關(guān)小運行真空泵入口手動隔離門，保持兩側(cè)凝汽器背壓在3-3.5kPa范圍內(nèi)運行。

（3）若執(zhí)行以上措施后，背壓仍難維持高于3.0kPa時，可按順序關(guān)閉高位冷卻塔2號、5號鋼閘板門，減少冷卻塔噴淋面積，提高循環(huán)水進水溫度。

5參考文獻

[1]周利慶，等，循環(huán)水泵運行方式優(yōu)化方法及其在華能南通電廠中的應(yīng)用〔J〕.電站輔機.2003.3（1）：33-37.

[2]楊海生1，孟向明2，一種確定循環(huán)水系統(tǒng)最佳溫升的計算方法.汽輪機技術(shù).2007.8（4）：259-261.