淺談火力發電廠影響汽機凝汽器真空度的因素及處理措施

趙芝秀

（貴州黔桂發電有限責任公司 貴州盤縣 553531）

淺談火力發電廠影響汽機凝汽器真空度的因素及處理措施

趙芝秀

（貴州黔桂發電有限責任公司 貴州盤縣 553531）

針對火力發電廠汽輪機凝汽器內存在空氣的問題，本文就汽輪機凝汽器真空度作用進行了簡要闡述。此外，還列舉了影響汽機凝汽器真空度變化的主要因素，并就這些問題分析了解決的措施。具體內容有：凝汽器真空系統的嚴密性、冷卻水的溫度升高以及汽側凝結膜的厚度。結論是：要想控制汽機凝汽器的真空度，需要從降低冷卻水的溫度、減少凝結水膜厚度等方面入手。

火力發電廠；汽輪機凝汽器；凝結水膜厚度

在21世紀經濟全球化的今天，我國各領域科學技術的發展得到了不小的進步。對于電力行業火力發電廠的汽輪機凝汽器設備來說，控制其真空度的嚴密性是相關人員研究的主要課題。本文就汽輪機在運行過程中影響凝汽器真空度的因素進行了分析闡述，并提出了一系列的解決措施。具體內容包括：提高凝汽器真空度嚴密性、降低冷卻水的溫度以及減少凝結水膜厚度。其目的是為行業相關人員提供一些理論依據。

1 汽機凝汽器真空度概述

凝汽器是火力發電廠的汽輪機組中重要的部分，其實是電廠熱力循環系統中起決定性作用的關鍵設備。汽機凝汽器的主要功能是冷卻電廠汽輪機的排汽將其凝結成水，這就使得汽輪機的排汽過程形成了低背壓。在火力發電廠的汽輪機組中建立起高度真空后，就能夠在最大程度上實現蒸汽能的做功。凝汽器的真空度是顯示凝汽器工作特性的重要指標，同時也是影響火力發電廠汽輪機運行經濟性的關鍵因素。其中凝汽器功能的實現是建立在真空抽氣操作的基礎上進行的，具體來說，在49kPa的條件下，單位質量的蒸汽與水體積比要控制在2800左右。就目前來說，火力發電廠的汽輪機運行普遍存在凝汽器真空度低的問題。而真空度的降低會使電廠汽輪機組的運行有效性呈焓降減少，這就會在很大程度上影響其具體出力的情況和機組設備具體運行的安全性。由以上內容可以看出，凝汽器真空度對火力發電廠運行的重要性。下面就對影響汽輪機凝汽器真空度的因素以及與之對應的處理措施進行探討。

2 影響汽機凝汽器真空度的主要因素

2.1 凝汽器真空系統的嚴密性

火力發電廠汽輪機組真空系統的嚴密性出現了問題，就會導致凝汽器的真空度下降。在我國電力系統規定，當采用的汽輪機功率不小于100MW時，其真空度下降的速度要控制在400pa/min。而所采用的汽輪機功率小于10MW時，其真空度的下降速度則要控制在600pa/min。然而，現階段隨著我國市場經濟發展進程的不斷加快，越來越多的新型汽輪機組投入了使用，這就為控制其真空度的嚴密性技術提出了新的要求。汽輪機組真空度發生嚴密性降低問題的主要體現在，凝汽器汽側內的存有空氣以及蒸汽進入汽輪機時帶來的空氣。凝汽器汽側內的空氣所產生的影響是提高了排汽凝結水中的含量，這就會使得汽輪機設備發生腐蝕，進而增加了除氧器的負擔。

對于汽輪機的傳熱端差來說，傳熱阻力的增加會使得真空度下降，從而對設備運行的經濟效益產生影響。此外，空氣的出現還會提高凝結水的過冷度和抽氣設備的工作量。

2.2 冷卻水的溫度升高

汽輪機冷卻水的溫度是直接影響真空度變化的主要因素，而造成冷卻水溫度發生變化的因素有三方面，分別是凝汽器內的熱負荷、冷卻水流量以及總體傳熱系數。以上三方面因素發生變化都會引起汽輪機冷卻水溫度的升高，進而導致凝汽器真空度的降低。此外，汽輪機冷卻水的初溫也是影響凝汽器真空度下降的原因，如圖1所示，為兩者之間的關系圖。由圖可知，當冷卻水流量不變時，凝汽器真空度是隨著冷卻水初溫的升高而降低的。如果汽輪機內冷卻水量較少的情況下，冷卻水初溫的升高對凝汽器真空度的影響將會更大。

2.3 汽側凝結膜的厚度

火力發電廠汽輪機組的表面式凝汽器所采用的凝結換熱結構，是按照膜狀凝結設計而制造出來的。當汽輪機蒸汽遇到的溫度較低時，其管壁就會發生排汽潛熱進而凝結成水。凝結成的水并不會馬上離開汽輪機蒸汽管壁，而是會吸附在換熱管的表面進而在其中形成一層水膜。當蒸汽與管壁進行換熱的過程中先要與水膜進行換熱，這一問題只有通過對水膜進行熱傳導才能發現。因而，在汽輪機凝汽器傳熱的過程中，還額外增加了管壁水膜的導熱熱阻過程，這就使得管壁外側凝結水的放熱和總傳熱程度下降。而且管壁水膜越厚，對汽輪機的傳熱系數影響就越大。要想降低或者是消除這部分導熱熱阻，必須從水膜厚度上入手來進行改進。

圖1 冷卻水初溫與凝汽器真空度之間的變化關系圖

3 解決汽機凝汽器真空度變化問題的措施

3.1 提高凝汽器真空度嚴密性

在火力發電廠的晚間停機期間，設備維護人員要定期的對汽輪機喉部以下凝汽器汽側和真空系統進行灌水檢漏。這是消除管道接頭、喉部、凝結水泵軸端密封裝置以及水位計連通接頭處漏氣點的必要工作內容。此外，還要檢查和清理汽輪機抽氣器的噴嘴以保證其進行抽氣的工作效率。提高凝汽器真空度的嚴密性，還要根據設備運行的負荷變化來調整汽輪機軸封蒸汽的壓力。對于汽輪機負壓系統的閥門裝置也要經常進行檢查，而且還要對射汽抽氣器的運行過程進行實時調整，這是保障設備法蘭處不出現松動問題的有效措施。

3.2 降低冷卻水的溫度

相關研究表明，凝汽器冷卻水溫的降低，會從凝汽器中帶走大量的熱量。具體來說，當冷卻水溫度下降5℃時，汽機凝汽器的真空度就會提高約1％。要想實現提高凝汽器真空度，必須對冷卻塔的工作情況進行控制。具體控制措施為，使冷卻塔型號與進水量相匹配、通過逆流熱的方式來交換冷卻塔中的水流和空氣。當冷卻塔中的循環水量低于其銘牌參數時，可以通過風扇的停開對冷水塔的出水溫度進行控制。由于凝汽器中冷卻水的蒸發和飛散損失較大，補充冷卻水是冷卻塔降低溫度的有效保證。此過程為：定時定期的檢查冷卻塔內分配管的運行情況，主要就是看其在旋轉過程中出水是否順暢以及填料層存在泥垢等。上述內容都是控制冷卻水分布均勻性，進而影響冷卻水散熱程度的有效措施。此外，火力發電廠每年清洗填料的工作可將凝汽器的真空度變化恢復到2～3％。

3.3 減少凝結水膜厚度

就目前來說，對凝結水膜厚度進行控制的有效措施是利用高熱流凝結管技術。高熱流凝結管技術具體來說，就是指一種具有特殊凝結表面的傳熱管。其特殊性就在于，管的表面液滴容易滴出，而且又非常便于排除液滴。火力發電廠所采用的高熱流凝結管大多數是螺紋槽型的，其不論是在管內還是管外都具有節距較大的特點。這樣一來，就能在強化管外側蒸汽傳熱的同時，還能夠加快管內的蒸汽傳熱。在螺紋槽管內凝結成水的過程中，蒸汽的凝液就易于向管內、外表面的螺紋槽內流淌。這就使螺紋槽之間管表面的凝結水膜厚度減薄，從而實現提高蒸汽側的換熱系數。在這種條件下，螺紋槽管的總傳熱系數要比普通光管的總傳熱系數要高出40％。值得注意的是，螺紋槽管的特殊結構容易被凝汽器內的循環水污穢結垢。因而，應及時的對其進行清洗，只有這樣才不會對循環水流動增加阻力。

4 結束語

綜上所述，使火力發電廠汽輪機凝汽器真空度發生變化的原因是復雜而影響深遠的。因而，在汽輪機組出現真空度下降問候后，應立即對其發生的原因進行分析調查，并采取行之有效的解決措施。只有這樣才能使火力發電廠真正的發揮出節約能源消耗的作用。

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[3]張浩，王建建，于宗，張新磊.凝汽器真空低的影響因素及改善[J].電力科技與環保，2013，02：56～58.

TK264.1

A

1004-7344（2016）02-0075-02

2015-12-28

趙芝秀（1977-），女，漢族，貴州遵義人，助理工程師，大專，主要從事工作和研究方向是火力發電廠汽輪機檢修方面。