600MW機組真空系統泄漏空氣的危害分析及處理

付開慧

1 真空系統泄漏空氣的危害

如果汽輪機組真空系統泄漏空氣，凝結器傳熱端差增大，真空下降，機組運行安全系數和經濟性會降低，凝結器傳熱端差每增加1℃，汽耗率增加0.25%～3.00%。600MW汽輪機組真空系統管道多、范圍廣、系統復雜，尋找空氣泄漏點難度大。如果不能在機組運行中對真空系統泄漏空氣點加以判斷并加以處理的話，經濟損失比較嚴重。若在停機后處理真空系統泄漏空氣，只能待汽輪機缸溫降至100℃以下后再進行真空系統灌水查漏處理，需要10 d時間，這樣會損失大量發電量，經濟損失相當嚴重。

2 真空系統泄漏空氣的處理

華電內蒙古能源有限公司包頭發電分公司#2機組系哈爾濱汽輪機廠有限責任公司生產的600 MW汽輪機組，型號為N600－16.67/538/538，亞臨界、一次中間再熱、單軸三缸四排氣、冷凝式機組;該機組軸系較長，由高/中壓聯合轉子、低壓A轉子、低壓B轉子、發電機轉子和勵磁機轉子組成，各轉子之間為剛性聯軸器聯接，共有9個支持軸承及1個推力軸承。超高壓中間再熱三缸二排汽、單軸凝汽式汽輪機。

對于真空系統泄漏空氣的處理來說，急救辦法是設法增加空氣的抽出量，以減小對真空系統的影響(如增開真空泵);最終的辦法是尋找并消除泄漏空氣點。一般先檢查軸封供汽壓力是否不足或中斷，在系統操作過程中或操作過后是否造成了向凝結器泄漏空氣。而真空系統不嚴密容易造成空氣泄漏的地方往往是與真空系統相連接的管道、閥門、法蘭、焊口水位計等。

眾所周知，汽輪機真空的建立是由于汽輪機排汽遇冷凝結，體積縮小而形成的。在討論真空時，要從3個方面入手:如何讓排汽在凝汽器里良好而又經濟地凝結，如何及時而又經濟地維持凝汽器的換熱不受阻礙，如何減少汽輪機真空系統的漏空量。

筆者在提出這3個問題的時候，有2條突出了經濟性的問題，這是因為發電廠生產的目的就是多發多供，降低燃料的消耗量，以達到經濟效益的最大化。所以，對于發電廠中經濟真空的概念，并非是真空越高經濟效益越高。

(1)對于第1個問題，筆者認為，現在電廠普遍裝設多臺循環水泵，其實并不是循環水泵開的越多越經濟。當循環水量足以帶走乏汽的汽化潛熱時，這便是經濟循環水量，該經濟循環水量如何確定?又通過什么辦法控制它的流量呢?在電力市場競爭日益白熱化的今天，對循環水泵進行改造迫在眉睫，大體有2種改造方案。

方案1，平滑地改變循環水泵的轉速。一是通過高壓變頻器改變其轉速，高壓變頻器價格較高，機組較大時因投入太高而不易實現;二是通過液力偶合器調節，但在電廠的循環水泵中增加液力偶合器會因位置過于狹窄而不便于布置。

方案2，通過階梯性地改變循環水泵轉速，即變極運行來改變循環水泵的出力。雖然變極運行不能完全維持經濟循環水流量，但其投資省，占用空間少，節省廠用電效果明顯，該方案曾在老電廠改造中廣泛采用。

(2)對于第2個問題，在運行中應盡量保證凝汽器換熱面的潔凈，以保證凝汽器的換熱效果。其中又可分為以下4個方面:

1)對于凝汽器的水側而言，針對水質問題要采取有效而又經濟的手段來處理。筆者曾經工作過的某電廠處理方式是采用膠球清洗的方法，由于循環水的水質特差，再加上膠球清洗裝置比較落后，膠球的投/停操作全部由人工完成。因操作人員投膠球的積極性不高，膠球清洗裝置的收球率也不高，使得膠球清洗的效果比較差。凝汽器銅管內壁經常黏附致密的硬垢而影響凝汽器換熱效果，造成真空降低。該電廠后來又采用人工清洗，即半側解列，利用毛刷清理，但因垢的致密性因素，人工清理的效果也比較差。

2)因人工清理效果較差，該電廠后來又采用了某電力科學院提供的化學處理法，在精確測定循環水和補充水的成分并分析其變化規律后，先采用膠球清洗去除銅管內壁的垢(軟垢采用大膠球，硬垢采用帶鋼絲的硬制小膠球清洗)，除垢后，在循環水里加入被膜劑，在銅管內壁形成致密的光滑薄膜，使雜質不易附著。然后，針對淺井水或地表水，適時地增加殺菌滅藻劑，以殺除水中的藻類。另外，還需適時加入硫酸來調整循環水的pH值，從而使系統盡量不發生堿性腐蝕。在機組停運后，打開人孔門進行了檢查，未發現結垢現象。實踐證明，這一系列處理措施適合循環水處理的需要，滿足了生產的要求。

3)采用膠球清洗方法應注意的事項。

①膠球清洗裝置的投運要求是循環水量要達到設計流量，采用調節轉速和停用循環水泵以節省廠用電的電廠應注意，在膠球投入之前，必須將循環水量提高。對于基本上都采用大球(即直徑略大于銅管內徑的軟海綿球)的電廠來說，如果循環水量不足，可能會使膠球卡在銅管內，既降低了膠球的回收率，又使凝汽器的換熱效果變差。同時，對循環水的二次濾網要經常清理，若其壓差增加，會變相地降低循環水量;膠球清洗裝置的收球網也應定期反洗，防止積聚雜物降低循環水量。另外，應在啟機前和運行中及時對凝汽器水側進行放氣，特別是夏天更應該及時放氣。若放氣不及時會形成水阻，影響循環水流量，甚至使空氣侵占水空間，影響換熱。

②對于采用大膠球的電廠而言，應經常將膠球取出，檢查膠球磨損情況。膠球在使用幾個周期后，由于磨損會造成膠球的直徑小于銅管內徑，再次投入時會影響清洗效果。

4)對于凝汽器的汽側，主要影響換熱的是不凝結氣體，應采取適當措施去除不凝結氣體。

①采用高效率的抽真空裝置?，F在新裝機組普遍采用真空泵是一個較好的選擇。真空泵的抽氣效率高且有別于射水抽氣器。機組的真空越高，泵組的運行電流越小。所以，在機組正常運行時，真空泵的功耗非常小，這就大大節省了廠用電(而采用射水氣抽氣器的機組射水泵的運行電流變化不大)。真空泵和射水抽氣器有一個相同點，就是工作水溫度不可太高，當工作水的溫度接近凝汽器的排汽溫度時，工作液在泵體內就會氣化，使泵組抽不出空氣。針對我國南、北地區的差異，真空泵分為閉式循環和開式循環2種類型。閉式循環真空泵用除鹽水作為工作液，通過工業水或循環水冷卻。其優點是耗水量小，適用于我國北方干旱氣候的地區及水質嚴重惡化的區域。開式循環采用溫度較低的地下水或自來水，直接排放。由于其耗水量大，適用于我國南方循環水溫較高且水資源豐富的地區。開式循環真空泵經改造后可將排水回收至循環水，提高了水的利用率。

②抽氣口的改造。在機組運行中，抽氣裝置不僅抽出不凝結氣體，還會抽出大量的蒸汽(占抽氣量的60%左右)。這些蒸汽不僅會提高設備的耗電量，而且還會提高汽水損失，加熱工作液，更主要的是會排擠對不凝結氣體的抽吸作用，降低設備的效率。建議對抽氣口進行改造。

(3)第3個問題是如何減少汽輪機真空系統泄漏空氣量。采用真空嚴密性試驗的方法要經常檢查真空系統的嚴密性。在機組運行中，經常會發現這樣的問題:就是機組的真空隨負荷的降低而升高，當負荷降至一定程度后，真空反而會降低，這是什么原因呢?即使機組的負荷沒有發生變化，機組的真空也會發生變化，這又是什么原因呢?其實，在檢查機組的真空問題時，應特別注意加熱器的泄漏空氣。因加熱器系統復雜，在正常運行時，一部分處于真空區，而另一部分處于微正壓區。當負荷降低時，負壓區的設備增加(機組啟動和低負荷時有可能高加都處于負壓區)會造成系統泄漏空氣點的增加。至于滿負荷真空波動的現象，也存在微負壓區的低加水位波動，當漏點脫離水面時，由于沒有了水的封堵作用，也可能出現泄漏空氣現象。

3 結論

汽輪機的真空是直接影響機組安全經濟運行的問題，不同的機組會有不同的特性，這就要求在日常運行中不斷摸索和總結，使發電機組的運行更經濟、更安全。本文對于真空系統泄漏空氣的危害分析及其處理方法，可為其他電廠處理同類問題時提供借鑒和參考。

[1]華東電業管理局.汽輪機運行技術問答[M].北京:中國電力出版社，2006.

[2]山西省電力工業局.汽輪機設備檢修技術[M].北京:中國電力出版社，1997.