淺談火電廠凝汽器真空維持與節(jié)能

凝汽器真空是汽輪機組運行中的重要參數(shù)，其數(shù)值的大小對汽輪機的運行經(jīng)濟性、安全性有很大影響。凝汽器真空由真空系統(tǒng)密封性、循環(huán)水流量、循環(huán)水溫度等因素決定，而維持凝汽器真空可通過定期試驗結(jié)果判斷真空近期情況。若有不合格情況可以采用向凝汽器真空系統(tǒng)充水查漏后消除，若是換熱效果不佳則可通過半面清洗來消除其內(nèi)部堵塞，節(jié)能方面可通過優(yōu)化輔機運行方式，如利用小功率循泵或小真空泵節(jié)能，進而維持真空情況下選擇經(jīng)濟方式運行[。

1.火電廠維持凝汽器真空方法

1.1真空泵運行方式

汽輪機正常運行時，高壓蒸汽進入汽輪機，在轉(zhuǎn)子各級做功后排至凝汽器，由循環(huán)水建立真空，真空泵維持真空，循環(huán)水為閉式循環(huán)，而冬季和夏季由于循環(huán)水溫度的不同，夏天比冬天真空要低一些，汽輪機的效率也要更低一些，由于真空系統(tǒng)嚴(yán)密性不可能完全嚴(yán)密，且機組運行水內(nèi)含其他不可凝結(jié)氣體，因此，真空泵的經(jīng)濟運行對機組真空影響很大?；痣姀S凝汽器配備有兩臺真空泵，正常時為1用1備（見圖1）。

1.2真空嚴(yán)密性試驗

凝汽器在機組正常運行中有較高真空的前提是，定期要對汽輪機抽真空系統(tǒng)做真空嚴(yán)密性試驗，要注意的是須在技術(shù)人員參與和監(jiān)護下進行。在進行真空嚴(yán)密性試驗時需要注意以下幾點：前提條件： ① 新安裝機組或機組大、小修后； ② 運行中真空系統(tǒng)有異常泄漏，凝汽器真空異常變化； ③ 機組停用一個月以上再次啟動時； ④ 機組運行一個月后每個月試驗一次。試驗步驟： ① 要求汽機負(fù)荷穩(wěn)定在 80% ，且主汽壓力和溫度穩(wěn)定； ② 關(guān)閉真空泵進氣閥，需要在實驗前記錄時間、負(fù)荷、排氣溫度與真空讀數(shù)； ③ 每隔1min記錄一次，共8min，若真空下降至 -0.087MPa 即停止試驗，打開真空泵進氣閥； ④ 試驗結(jié)束后匯報，恢復(fù)真空泵； ⑤ 求出 3～8min 的真空平均下降值，60MW機組真空下降速度小于 400Pa 為合格，小于100Pa 為優(yōu)秀。凝汽器的嚴(yán)密性可用經(jīng)驗公式評估：

公式中，Da一抽氣器抽出的空氣量，kg/s； K_i 一嚴(yán)密性系數(shù)，嚴(yán)密性分別為優(yōu)，良和中等； D_s 一汽輪機排汽量，kg/s。

1.3凝汽器壓水查漏試驗

機組大、小修中，要進行凝汽器壓水查漏試驗，檢查凝汽器銅管或低壓部位的泄漏情況。步驟： ① 確定試驗水位，并外接透明皮管水位計，皮管溢水口為最高水位； ② 關(guān)閉凝汽器側(cè)及管道上所有閥門； ③ 開啟凝汽器補水閥，凝汽器汽側(cè)進除鹽水； ④ 等到溢水口有水溢出，凝汽器汽側(cè)停止進水，關(guān)閉補水閥； ⑤ 檢漏完畢后，開啟所有放水閥，放盡存水； ⑥ 將溢水口閥門關(guān)嚴(yán)或悶堵[2]。

1.4運行中清洗半面凝汽器

機組運行中，發(fā)現(xiàn)凝汽器內(nèi)部嚴(yán)重堵塞，在監(jiān)護下可進行凝汽器半邊清洗。根據(jù)循環(huán)水進、出水溫度，判斷堵塞程度，依次清洗。清洗前機組負(fù)荷減至 50% 額定負(fù)荷，真空不低于-87Kpa，注意排汽溫度 ∠65^°C 清洗前操作步驟： ① 聯(lián)系循環(huán)水崗位，注意保持循環(huán)水壓力的穩(wěn)定； ② 關(guān)閉停運側(cè)凝汽器空氣門，司機注意監(jiān)視凝汽器真空并及時調(diào)節(jié)水位； ③ 關(guān)閉停運側(cè)凝汽器進、出水電動門，并拉掉電源； ④ 開啟停運側(cè)凝汽器水室排空門和放水門； ⑤ 待凝汽器水室放完水后，即可打開入孔門或端蓋，進行清掃管板，清洗管子或查漏。清洗后恢復(fù)操作步驟：① 工作完畢檢查無工具等物遺留在凝汽器

內(nèi)，關(guān)閉入孔門和端蓋及放水門； ② 將凝汽器進、出水電動門送上電源，需要聯(lián)系循環(huán)水崗位保持循環(huán)水壓力的穩(wěn)定； ③ 開啟凝汽器出水電動門，待水室滿水后關(guān)閉水側(cè)排空門； ④ 開啟凝汽器進水電動門； ⑤ 開啟凝汽器空氣門； ⑥ 注意凝汽器真空上升情況，增加負(fù)荷，若需停運另一側(cè)凝汽器，檢查各部正常后方可進行操作。

2.火電廠凝汽器真空維持的運行分析 3.火電廠凝汽器節(jié)能優(yōu)化分析

火電廠#8機循環(huán)水系統(tǒng)采用了三臺定速循環(huán)水泵，正常運行時，機組凝汽器真空是由機組負(fù)荷、冷卻水溫度和循環(huán)水流量決定的，通過使汽輪發(fā)電機組電功率的增加值與循環(huán)水泵消耗功率的增加值之間的差值達(dá)到最大來確定最佳循環(huán)水量，并以此為依據(jù)來選取凝汽器的最佳真空。循環(huán)水流量增加，機組背壓減小，機組出力增加，但循環(huán)水泵的功耗也會增加，當(dāng)循環(huán)水流量增加太多時，循環(huán)水泵的功耗增加將機組出力的增加值抵消。因此，必須保證循泵電機功耗增加小于汽輪機功率的增加值，以提高機組的經(jīng)濟性，對于第二臺循環(huán)水泵則需要進行計算。

2.2真空系統(tǒng)運行方式

火電廠#8機真空系統(tǒng)采用了兩臺水環(huán)式真空水泵，正常運行時，一用一備。液環(huán)式真空泵在低真空范圍內(nèi)運轉(zhuǎn)時，具有較高效率抽送氣體的能力。在夏季因環(huán)境溫度升高，循環(huán)水進水溫度真空降低時，運行維持真空在-92KPa左右。在其他季節(jié)，真空泵可維持運行在-96KPa左右。在每個月#8機定期真空嚴(yán)密性試驗中，#8機每次真空后5分鐘平均下降速度均小于100Pa/min，處于真空優(yōu)秀水平。但在機組正常運行時，用大功率真空泵來維持真空，在能耗方面有較大浪費，以60MW機組為例，其設(shè)計排汽壓力為4.6KPa，

2.1循環(huán)水系統(tǒng)運行方式

而實際運行中真空泵最高抽氣真空度可達(dá)2.9KPa 因此，在機組正常運行中，用設(shè)計的真空泵抽取少量的漏氣，其功耗顯然是較高的。

3.1循環(huán)水系統(tǒng)運行優(yōu)化

以火電廠#8機循環(huán)水系統(tǒng)為例，在2020年夏季高溫季節(jié)時，冷卻塔多年運行未清洗，凝汽器循環(huán)水進水溫度上升至33^°C ，導(dǎo)致汽輪機排汽溫度升高，機組真空由-95KPa降至-92KPa，嚴(yán)重影響到機組的安全、經(jīng)濟運行，而三臺冷卻塔風(fēng)機已是全速運行，運行調(diào)整中采取提升循環(huán)水壓力方法，兩臺循泵運行降低凝汽器循環(huán)水進水溫度，兩臺循泵同時運行較一臺循泵運行導(dǎo)致循泵電耗增加0.498MW，運行調(diào)優(yōu)中火電廠#8機循環(huán)水系統(tǒng)在2021年夏季高溫季節(jié)時，利用另一臺機組停運機會將#8機循環(huán)水所供鍋爐、給水泵切換至另一臺機組供，使用另一臺機組多運行一臺小功率循泵，采取措施后#8機凝汽器循環(huán)水進水溫度穩(wěn)定在 30^°C ，凝汽器真空值相同負(fù)荷下未有所下降，而小功率循泵運行電耗增加0.274MW。相比#8機兩臺循泵運行降低0.224MW，計算按夏季持續(xù)時間80天，電價0.4元，效益約為17.2萬元。

3.2真空泵運行優(yōu)化

火電廠60MW機組真空泵運行方式為一用一備，一臺真空泵可維持機組正常真空。這是為了確保快速開機的響應(yīng)速度（30min內(nèi)能達(dá)到啟機要求真空值）和最大的允許漏氣量，機組選用大功率水環(huán)真空泵。但在機組正常運行時，用大功率真空泵來維持真空，正常運行時單臺真空泵運行電流大約為76A，額定電流為114A，在能耗方面存在較大的浪費。在原有兩臺真空泵（一用一備）情況下，增加一臺小功率水環(huán)式真空泵即#3真空泵。

針對火電廠60MW機組大功率真空泵維持真空，能耗較高問題，考慮采用小功率真空泵在機組開機正常后運行。在開機時利用大功率真空泵快速建立真空，然后在機組運行正常、真空穩(wěn)定情況下，小功率真空泵投入運行，用以維持真空，原有大功率真空泵作備用。根據(jù)設(shè)備定期倒換時間，小功率真空泵一年運行時間約6000小時，若小功率真空泵檢修或故障時運行大功率真空泵，若在機組真空系統(tǒng)存在泄漏時采用兩臺真空泵維持運行。

4.結(jié)束語

如表1所示，通過對火電廠60MW機組凝汽器真空系統(tǒng)的分析，在夏季高溫季節(jié)優(yōu)化循環(huán)水泵運行方式，節(jié)省循泵運行電費17.2萬元；在原有兩臺真空泵運行基礎(chǔ)上加裝一臺小功率真空泵，維持機組真空的情況下節(jié)省電費約5萬元。這種方法可對機組運行真空嚴(yán)密性優(yōu)秀情況下試用，對于經(jīng)濟節(jié)電方面有一定意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳小忠、崔國華、黃寧。凝汽器真空維持系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化及實施[J].儀器儀表用戶，2017，24 （06）： 107-111.

[2]付樂東?；痣姍C組凝汽器蒸汽噴射真空系統(tǒng)控制邏輯的設(shè)計與應(yīng)用[J].發(fā)電設(shè)備，2023，37（05）：328-333.作者單位：湖南石化公司