化工廠自備電廠凝汽器真空論述

白瑞先(神華包頭煤化工有限責任公司，內蒙古包頭014010)

化工廠自備電廠凝汽器真空論述

白瑞先(神華包頭煤化工有限責任公司，內蒙古包頭014010)

本文論述了化工廠中自備電廠CZK50-9.8/4.2高壓單缸單抽冷凝式直接空冷汽輪機真空系統的構成工作原理及真空系統影響因素，通過分析影響真空系統原因從而采取措施提高機組經濟性。

汽輪機;凝汽器;真空;優化運行

空冷機組的出現解決了一些地區煤資源豐富但缺乏水資源的問題該系統與常規水冷系統相比基本構造相同不同之處在于用空冷島取代了水冷塔，整套系統具有系統簡單、占地面積少、系統調節靈活、不需要水作為冷卻介質、始末溫差大等優點而成為未來發展的主流趨勢。

凝汽器真空度是指凝汽器出口排汽壓力與當地大氣壓的差值，汽輪機后氣缸出口排汽壓力，一般稱做被壓值真空降低將導致被壓升高，汽輪機真空度過低一方面降低了機組的經濟性，另一方面機組長時間低真空運行將導致氣缸脹差發生變化，低壓缸中心發生偏移，造成機組動靜摩擦，影響機組運行。

1 真空系統的構成及工作原理

真空系統主要由凝汽器、水環式真空泵、空冷島構成。

凝汽器作用：

①建立并保持真空。

②增大蒸汽在汽輪機的焓降，盡可能的降低排氣壓力，提高機組效率。

③將凝結的水儲存到熱井，通過凝結水泵打到除氧器，成為鍋爐供水，減少熱能損失和工質損失。

真空形成：

凝汽器真空的建立分為啟動真空的建立和運行過程中真空的建立，在汽輪機啟動過程中真空主要由兩臺水環式真空泵快速將凝汽器中空氣抽出建立真空，達到起機條件，但真空泵的運行只能起到維持真空的作用，真空在運行中的建立主要靠空冷島將蒸汽冷卻，形成體積差建立真空。

水環式真空泵作用：

①啟動時快速建立真空，在兩臺真空泵同時投入情況下，空冷凝汽器從當地大氣壓達到35Kpa的所用時間不得超過40min，空氣泄漏量：35kg/h。

②運行過程中維持真空，每臺真空泵抽出干空氣量不小于35kg/h,額定情況下可以維持真空在8～36kpa。

空冷島構造：

本廠空冷系統分為順流區和逆流區由單排管束構成，翅片管采用碳鋼，翅片采用鋁質材料，整體采用A型布置夾角57°，順流區配有6臺風機，逆流區配有3臺風機，9個冷卻單元沿汽機房縱向排列成3行3列。

工作原理:

每臺機組設置1套空冷凝汽器，汽輪機低壓部分排氣，由1根總管排出后分成3根直管，每根支管對應一列冷卻單元，在汽輪機排氣口下方設有排氣裝置，排氣裝置的底部設有凝結水收集器（熱井），供機組正常啟動和運行收集空冷凝汽器的凝結水。排氣由順流凝汽器單元頂部進入，其中大部分蒸汽凝結進入順流凝汽器單元底部的凝結水收集管，經空冷平臺上的凝結水收集母管匯合進入排氣裝置熱井，少量的蒸汽和不凝結氣體由底部進入逆流單元進一步冷卻，不凝結氣體由真空泵抽出排向大氣。

2 真空系統影響因素及改善措施

凝汽器保持在合理的真空下運行是保障機組經濟性降低發電成本的主要措施之一，汽輪機的負荷不變時，凝汽器內的真空每下降1%，將使汽輪機的汽耗量增加1%-2%。如果真空下降過多，還將導致機組負荷無法維持，甚至引起汽輪機及其相關設備發生安全隱患。

正常運行情況下，影響凝汽器運行因素有空冷島設備系統自身安裝調試、環境溫度、風速、真空泵工作冷卻水的溫度等因素。

2.1 空冷島設備系統自身安裝調試對真空的影響

空冷島系統龐大，安裝過程中漏真空的可能性也隨之增大，而真空系統的嚴密性對機組的安全穩定運行起著至關重要的作用。

冷卻管

空冷島設備中冷卻管是空冷島冷卻蒸汽的主要冷卻部件，對于冷卻管自身來說泄露的可能性非常小，在使用壽命期內一般不會發生泄露，但是在安裝過程中必須注意保護，防止墜物砸傷冷卻管造成真空泄露。

聯箱

空冷島上下聯箱的安裝過程中焊接部位發生泄露的可能性是最高的，在設備調試過程中往往發生漏真空部位就是上下聯箱焊口，因此在空冷島安裝驗收環節必須嚴格按照相關規定進行焊口探傷檢測，確保焊接質量。

排汽管道

排汽管是空冷島和凝汽器連接的樞紐，管道布置于地面和空中，其次由于管徑巨大，所以造成施工困難，質量難以保證，因此必須選取專業的焊工團隊進行安裝，并嚴格控制焊接質量。

抽真空管、凝結水管

在空冷島運行過程中，抽真空管、凝結水管都為負壓運行，一旦發生泄露對機組真空也將造成影響，所以在安裝過程中應該嚴格控制焊口質量保證真空的嚴密性。

改善措施：提高設計水平使設計更為合理安裝過程中提高安裝質量加強焊縫檢驗避免施工過程中對設備的損傷，運行過程中懷疑真空系統不嚴密可以采用蠟燭檢測泄露部位或者停機后請專業的查漏公司進行檢測。

2.2 環境對真空的影響

溫度的影響

空冷和循環冷卻水冷機組最大的區別就是介質不同，循環冷卻水受環境溫度影響較小而空冷機組環境對真空的影響相當突出，環境溫度升高將導致真空降低被壓升高影響機組負荷，主要原因是環境溫度升高將導致翅片的換熱能力降低影響散熱效果，冷卻管束由于面積較大吸熱相對較大造成排氣溫度和排氣壓力升高，機組長時間在高被壓情況下運行一方面末級葉片無法在正常工況下運行受損比較嚴重容易出現排氣缸溫度超溫,影響汽輪機運行，另一方面溫度升高機組的主蒸汽流量增大熱耗增加，機組調節級壓力升高汽輪機功率下降，有可能造成調節級葉片過負荷機組軸向推力增加，影響機組壽命。

風速對機組真空的影響

對于空冷機組來說冷卻介質是空氣，空氣受環境的影響是瞬息萬變不可忽略的，并且很難控制的，每臺風機冷卻空冷島翅片的區域是固定的，風速的變化將決定換熱器空氣流量的多少，風速低進入空冷島系統的風量也將減少造成換熱減少，從而造成空冷島翅片冷卻效果發生變化，影響機組真空。在已經投產的空冷機組中就曾出現過很多由于風速、風向改變而造成真空惡化急劇甩負荷甚至跳機的情況，尤其在內蒙地區夏季溫度較高風向波動性強容易造成空冷散熱器傳熱端差減小，在本來夏季就真空較低的情況下真空隨著風速、風向波動更為明顯。

改善措施：在空冷島安裝擋風墻穩定風源，在空冷島上方設置環境溫度、風速、風向檢測儀，穩定運行被壓及時根據現場情況進行調整，高溫天氣運行（夏季）啟動兩臺真空泵運行，編制快速降負荷控制邏輯保證機組被壓，而不發生跳機。

2.3 真空泵工作冷卻水的溫度對機組真空的影響

空冷機組中真空泵是不可缺少的設備，本廠采用水環式真空泵其效率的高低直接決定機組真空的高低而真空泵運行效率的高低又取決于冷卻水的水溫，空冷機組抽真空位置在空冷島上的冷卻管束上，因為溫度較高容易導致真空泵工作水溫升高進而引起真空泵內部汽化水環無法建立，導致真空泵無法將不凝結氣體排出引起真空惡化。

改善措施：避免低水位運行注意監視和調節冷卻水溫度。

2.4 軸封供氣壓力低

軸封供氣壓力不足將導致外部空氣順著軸封進入氣缸使汽輪機被壓升高，排氣溫度升高引起機組震動、脹差發生變化。

改善措施：全面檢查軸封系統，氣源是否正確，壓力、溫度符合要求調節門前后供氣閥門及其相關各個閥門狀態是否正確各個疏水閥門位置是否正常。

2.5 凝汽器水位過高

凝汽器水位過高導致凝結水淹沒排氣管造成蒸汽凝結率下降，排氣困難，真空緩慢下降。

改善措施：檢查凝結水泵運行出力是否正常，至除氧器上水是否正常，凝汽器補水量控制是否合理，再循環門、本體疏水擴容器減溫水門位置是否正常，后缸噴水門是否誤開，以及鍋爐連排至凝汽器疏水是否正常。

2.6 凝汽器管束結垢

凝汽器管束結垢后造成換熱量減少影響凝汽器換熱真空降低排氣溫度升高。

改善措施：對凝汽器管束進行清洗。

2.7 空冷島翅片積灰

空冷島翅片被灰塵、雜物堵塞造成空氣流動受阻換熱困難，機組真空下降無法維持正常。

改善措施：1、雇傭高壓清洗公司定期進行高壓清洗。2、配備高壓清洗系統。

3、在每一列風機上方安裝噴頭，噴灑減溫水達到降溫目的。

3 結語

直接空冷機組的真空度對機組的安全性經濟性至關重要，真空度降低對機組造成的影響是不可低估的，在實際運行中只有保證合理的真空度才能保證機組的經濟性和安全性。

[1]邵和春地方電廠崗位運行培訓教材汽輪機運行第二版北京-中國電力出版社，2006.

[2]王國清汽輪機運行設備技術問答北京-中國電力出版社，2004.1.

[3]操作規程.

[4]田金玉小型活力發電廠汽輪機設備及運行北京-水利電力出版社，1986.