抽凝汽輪機(jī)組真空嚴(yán)密性綜合治理實(shí)踐

付媛媛 徐 俊 習(xí) 鵬 盧艷雙 侯建平

(中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司熱電部，上海 200540)

中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司熱電部(以下簡(jiǎn)稱熱電部)汽機(jī)聯(lián)合裝置有4臺(tái)抽汽凝結(jié)式汽輪機(jī)，冷卻排汽使用N-2800-1型對(duì)分雙流程表面式凝汽器，該凝汽器用海水冷卻，并且在凝汽器底部設(shè)有鼓泡除氧器。每臺(tái)機(jī)組設(shè)置兩臺(tái)真空泵，一用一備。中國(guó)石油化工集團(tuán)有限公司對(duì)電站凝汽系統(tǒng)真空嚴(yán)密性的指標(biāo)要求為真空度下降速度不高于0.4 kPa/min。

按照凝汽器達(dá)標(biāo)的要求，熱電部4號(hào)機(jī)組每月進(jìn)行一次真空嚴(yán)密性試驗(yàn)，2017年6月26日，4號(hào)機(jī)真空嚴(yán)密性試驗(yàn)數(shù)據(jù)為0.228 kPa/min，真空嚴(yán)密性合格；2017年7月5日，真空嚴(yán)密性試驗(yàn)數(shù)據(jù)為0.580 kPa/min，不合格。自2017年7月以后，該機(jī)組的真空嚴(yán)密性試驗(yàn)一直不合格，有幾次甚至試驗(yàn)暫停無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行。期間，4號(hào)機(jī)共有6次停機(jī)次，其中3次為消缺性檢修，利用這3次檢修機(jī)會(huì)對(duì)真空系統(tǒng)進(jìn)行了分析及處理。

1 真空系統(tǒng)介紹

真空系統(tǒng)由抽真空系統(tǒng)和密封蒸汽系統(tǒng)組成(見(jiàn)圖1)，其作用是通過(guò)建立凝汽器的高真空來(lái)建立汽輪機(jī)組的低背壓，使蒸汽能夠最大限度地

圖1 真空系統(tǒng)示意

把熱焓轉(zhuǎn)變?yōu)槠啓C(jī)的動(dòng)能。所以汽輪機(jī)抽真空系統(tǒng)性能的優(yōu)劣將直接影響抽凝汽輪機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性和安全性，真空嚴(yán)密性是檢驗(yàn)真空系統(tǒng)性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)。

汽輪機(jī)真空嚴(yán)密性差的危害主要包括：一是真空嚴(yán)密性差時(shí)，漏入真空系統(tǒng)的空氣較多，真空泵若不能將漏入的空氣及時(shí)抽走，將導(dǎo)致機(jī)組的排汽壓力和排汽溫度上升，汽輪機(jī)組的效率降低，增加供電煤耗，也可能威脅汽輪機(jī)的安全運(yùn)行，并且由于空氣的存在，蒸汽與冷卻水的換熱系數(shù)降低，也會(huì)導(dǎo)致排汽溫度上升；二是為了將漏入真空系統(tǒng)的空氣及時(shí)地抽出，需增加真空泵的負(fù)荷，會(huì)導(dǎo)致用電的上升，經(jīng)濟(jì)性差；三是由于漏入了空氣，導(dǎo)致凝汽器過(guò)冷度過(guò)大，系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)性降低，凝結(jié)水溶氧增加，可能造成低壓設(shè)備氧腐蝕。

2 影響真空嚴(yán)密性的因素分析

汽輪機(jī)真空嚴(yán)密性差的主要原因是真空系統(tǒng)存在漏點(diǎn)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況分析及資料查找，總結(jié)了影響4號(hào)機(jī)組真空嚴(yán)密性的主要原因。

2.1 低壓缸結(jié)合面泄漏

在檢修過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)汽缸的檢修和安裝質(zhì)量存在問(wèn)題，如汽缸夾層和法蘭加熱裝置使用不當(dāng)，汽缸保溫拆除過(guò)早或檢修后保溫恢復(fù)不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致汽缸法蘭結(jié)合面不嚴(yán)或有殘余應(yīng)力存在；同時(shí)機(jī)組啟動(dòng)、停止過(guò)程中加減負(fù)荷過(guò)快會(huì)產(chǎn)生較大的交變應(yīng)力，在應(yīng)力作用下，隨著運(yùn)行時(shí)間增加，上下缸的結(jié)合面吻合度差，局部產(chǎn)生間隙。

2.2 真空泵、低加進(jìn)汽門、疏水門泄漏以及其他閥門管道等泄漏

因機(jī)組已運(yùn)行20多年，管道及焊口等位置易出現(xiàn)腐蝕、失效問(wèn)題。經(jīng)過(guò)分析，主要有低加疏水系統(tǒng)內(nèi)漏、凝汽器汽側(cè)人孔門及喉部焊縫泄漏、低壓防爆門泄漏、凝結(jié)水管道泄漏、抽空氣系統(tǒng)閥門泄漏、排汽管疏水U形水封被破壞、疏擴(kuò)焊口或伸縮節(jié)漏等。

3 漏點(diǎn)排查及處理

3.1 塑料紙吸力試驗(yàn)法

運(yùn)行中用塑料紙對(duì)真空系統(tǒng)進(jìn)行排摸，特別是對(duì)真空泵及其閥門、低加進(jìn)汽門、疏水門、凝汽器汽側(cè)人孔門及喉部焊縫、低壓防爆門、凝結(jié)水管道泄漏、抽空氣系統(tǒng)閥門、排汽管疏水U形水封、疏擴(kuò)焊口進(jìn)行檢查，均未找到明顯漏點(diǎn)。

3.2 燭火分析法

檢修時(shí)通過(guò)干拉真空，用蠟燭火對(duì)低壓缸平面、垂直中分面進(jìn)行查漏，未查到明顯漏點(diǎn)。

3.3 真空系統(tǒng)管道漏點(diǎn)的檢查和處理

利用停機(jī)消缺機(jī)會(huì)，對(duì)真空系統(tǒng)老舊管道進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)凝結(jié)水泵進(jìn)水管道底部腐蝕爛穿，有兩處明顯漏點(diǎn)，隨后進(jìn)行了更換。

檢修結(jié)束進(jìn)行真空嚴(yán)密性試驗(yàn)(見(jiàn)表1)，均不合格，第二次下降速度明顯減少，但仍存在低壓部分漏空氣現(xiàn)象。

表1 檢修后不同工況下的嚴(yán)密性試驗(yàn)

3.4 高位灌水捉漏

為避免在高位灌水捉漏中微小滲漏不易在保溫鐵皮中滲出和察覺(jué)的情況，此次檢修嚴(yán)格按照《汽機(jī)聯(lián)合裝置真空系統(tǒng)檢修捉漏標(biāo)準(zhǔn)化工作流程》對(duì)真空系統(tǒng)的管道保溫進(jìn)行拆除，如疏水膨脹箱本體、疏水至凝汽器管道、1#和2#低壓加熱器疏水口與本體之間的焊縫，低加疏水管、五段、六段抽汽口、1#和2#低壓加熱器進(jìn)汽門等保溫全部拆除。通過(guò)高位灌水發(fā)現(xiàn)下列漏點(diǎn)：疏擴(kuò)上下焊口滲水，凝汽器底部放水門漏水，五段抽汽逆止門閥桿泄漏，低壓抽汽安全門甲組后法蘭泄漏，門桿漏氣逆止門閥桿泄漏，高低壓門桿泄漏，汽聯(lián)通門汽38漏水，鼓泡人孔門滴水，凝汽器底部放水門內(nèi)漏，并且目視檢查灌水高度以上部位無(wú)明顯漏點(diǎn)。機(jī)組運(yùn)行后做真空嚴(yán)密性試驗(yàn)，真空度下降速度為0.60 kPa/min，仍不合格。

3.5 氦氣捉漏

通過(guò)幾次檢修，先后采用了灌水捉漏、塑料紙吸力試驗(yàn)、燭火試驗(yàn)對(duì)多點(diǎn)進(jìn)行排查和維修，真空嚴(yán)密性試驗(yàn)仍不合格。因采用傳統(tǒng)的捉漏方式未能解決真空嚴(yán)密性問(wèn)題，決定采用氦氣檢漏儀對(duì)4號(hào)機(jī)組真空系統(tǒng)進(jìn)行徹底檢查。

3.5.1 氦質(zhì)譜檢漏儀真空查漏法

凝汽器真空系統(tǒng)壓力低主要是由于系統(tǒng)內(nèi)有管道或儀表接口松動(dòng)，墊片破損或焊口裂縫造成空氣被吸入產(chǎn)生的。漏入真空系統(tǒng)的空氣需通過(guò)真空泵抽出，排到大氣中。試驗(yàn)中，將高靈敏度氦質(zhì)譜檢漏儀的吸槍架在真空泵排氣口，將氦氣噴灑到真空系統(tǒng)各個(gè)可能發(fā)生泄漏的區(qū)域。若有漏點(diǎn)，氦氣將被負(fù)壓吸入到凝汽器中，由真空泵抽出，通過(guò)排氣口排到大氣中，吸槍會(huì)吸入部分帶有氦氣分子的氣體，檢漏儀便會(huì)顯示出檢測(cè)到的氦氣含量。漏點(diǎn)越大，被吸入的氦氣量就越多，被檢漏儀捕捉到的氦氣分子也越多，這樣就能準(zhǔn)確鎖定漏點(diǎn)的位置和大小。

3.5.2 氦氣捉漏實(shí)踐

在運(yùn)行中，運(yùn)用氦氣捉漏的方式對(duì)可疑點(diǎn)進(jìn)行逐一排查，最終發(fā)現(xiàn)五段抽汽小母管和軸封汽回汽管匯合處存在漏點(diǎn)，由于該處位置狹小，操作困難，機(jī)組運(yùn)行中拆除保溫檢查處理可能會(huì)導(dǎo)致漏點(diǎn)增大機(jī)組快速甩真空，故將記錄處理結(jié)果記錄備案，待機(jī)組停機(jī)時(shí)處理。

3.6 工藝數(shù)據(jù)分析判斷

對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)五抽溫度為110 ℃，而正常應(yīng)該為70 ℃左右。由于機(jī)組軸封回汽至五段抽汽，分析在這個(gè)部位由于漏空氣無(wú)法維持負(fù)壓，使機(jī)組軸封回汽無(wú)法進(jìn)入五段抽汽，而是被吸入低壓汽缸，引起五段抽汽溫度異常升高。從氦氣捉漏情況和五段抽汽溫度的異常升高綜合分析基本確定重點(diǎn)部位。

2020年利用停機(jī)機(jī)會(huì)，待汽缸溫度下降后，將五段抽汽口處保溫全部拆除，然后進(jìn)行凝汽器灌水，凝汽器灌水水位按規(guī)定要灌到汽封洼窩20 cm以下。由于上次灌水捉漏未徹底解決問(wèn)題，此次灌水時(shí)將水位控制到汽封洼窩以上，使連接汽缸的管道全部有水。重點(diǎn)檢查了氦氣檢漏和工藝數(shù)據(jù)分析懷疑部位，發(fā)現(xiàn)汽缸下面接近五段抽汽口的汽缸疏水管道腐蝕有洞，并對(duì)此段管道進(jìn)行全部更換。

4 治理效果

通過(guò)此次治理，真空嚴(yán)密性試驗(yàn)從檢修前平均每分鐘下降0.66 kPa(不合格)到檢修后平均每分鐘下降0.24 kPa(合格)，機(jī)組真空度同比上升了2.2 kPa，端差也下降了6.5 K(見(jiàn)表2)。按50 MW機(jī)組真空每升高1 kPa，對(duì)發(fā)電煤耗的影響3 g/kWh計(jì)算，機(jī)組真空提高2.2 kPa，煤耗共下降6.6 g/kWh。按照4號(hào)機(jī)組年耗電34.48 GWh計(jì)算，每年可節(jié)約發(fā)電燃煤2.275 kt，以煤的平均價(jià)格768元/t計(jì)算，可節(jié)約發(fā)電成本174.7萬(wàn)元。

表2 4號(hào)機(jī)背壓及端差數(shù)據(jù)對(duì)比

5 結(jié)語(yǔ)

汽輪機(jī)組的真空系統(tǒng)嚴(yán)密性差是一個(gè)長(zhǎng)期困擾電廠的老大難問(wèn)題，不僅會(huì)造成汽輪機(jī)排汽溫度上升，有效焓降減小，汽輪機(jī)效率降低，循環(huán)效率降低，而且還會(huì)導(dǎo)致排汽缸變形和振動(dòng)?？諝膺M(jìn)入凝汽器也會(huì)導(dǎo)致凝結(jié)水含氧量不合格，腐蝕鍋爐、汽輪機(jī)設(shè)備，長(zhǎng)時(shí)間會(huì)對(duì)設(shè)備帶來(lái)嚴(yán)重影響。因此，在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)密切監(jiān)視真空系統(tǒng)真空度，當(dāng)真空度較低時(shí)，分析引起真空度下降的原因、確定泄漏的部位，并選擇合理的治理方案對(duì)提高真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性具有重要意義。