淺析200MW級燃煤發電機組真空影響因素及解決對策

方磊

摘 要：為提高100～300MW燃煤發電機組的安全、經濟、可靠性，延長其使用壽命，減少提前關停的風險，本文從凝汽器真空入手，分析了循環冷卻水溫度、循環水量、機組負荷、嚴密性等因素對真空的影響。通過試驗，得出了機組負荷是對真空影響最大的因素，真空隨機組負荷的增加呈線性下降，即每增加10MW的負荷，真空平均下降0.3kPa，最大可下降0.45kPa。因此，機組負荷在發生變化時，及時調整循環水的入口溫度、冷卻水量等因素，以提高機組效率及經濟性。

關鍵詞：真空；機組負荷；入口溫度；循環水量；嚴密性

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）11-0064-02

1 引 言

隨著經濟的快速增長，人們對環境質量的要求越來越高，污染物排放量大戶-燃煤電廠自然而然的受到了廣泛的關注。各級政府紛紛出臺各種超低排放政策、“煤改氣”政策以及限制新建、擴建的煤電項目，以發展以清潔能源為主，可再生能源為輔的電力項目發展之路。但隨著“煤改氣”的步伐越來越快，我國部分地區出現了“氣荒”，電力、熱力的供給不足。如何在我國能源資源以煤為主的客觀條件下，保證我國能源的充足供給是一個值得深思的問題。

當前，我國100MW以下的燃煤發電機組正迎來了關停潮，100MW以上、300MW以下的燃煤機組也將是下一步的關停的對象，如何使其在設計壽命還有十多年的情況下發揮更大的作用，減少大面積關停造成的供應不足，亟待解決。由于凝汽器真空高低直接對機組的安全、經濟、可靠運行有著重大影響[1～6]，本文將選取某發電廠200MW級燃煤發電機組，從凝汽器真空入手，通過實際的運行參數，分析影響凝汽器真空的原因，以提高機組的熱效率及延長其使用壽命。

2 燃煤發電機組凝汽器真空影響因素分析

凝汽器真空是指汽輪機排氣壓力，也有使用真空度來進行研究，即指汽輪機低壓缸排汽壓力占大氣壓的百分數，即：凝汽器真空度（%）=（1-（汽輪機排汽壓力絕對值（kPa）/98.1（kPa））×100%。由于凝汽器排汽壓力與飽和蒸汽溫度之間存在一一對應的關系，本文將從冷卻水溫度、機組負荷、循環水量等入手，分析影響真空的因素。

2.1 冷卻水入口溫度對真空的影響

由于該廠采用的循環冷卻水為江水，其冷卻水溫度取決于自然環境的溫度。通過選取比較典型的、長期運行穩定的負荷工況下，在不同的冷卻水溫度下，凝汽器真空的變化。

通過圖1得出，在150MW負荷下，凝汽器的真空隨冷卻水溫度的降低而升高，冷卻水溫度降低2℃，凝汽器的真空上升0.38kPa；在160MW負荷下，凝汽器的真空隨冷卻水溫度的降低而升高，冷卻水溫度降低2℃，凝汽器的真空上升0.48kPa，循環水入口溫度的降低均提高了機組的運行效率。對于高負荷而言，循環水入口溫度的降低對凝汽器真空的影響更顯著。因此在運行過程中，應隨負荷的增加采取措施降低冷卻水進口溫度，并經常性的清洗凝汽器管板、水管內側等部位，加強換熱強度。

2.2 循環水量對真空的影響

在一定的循環冷卻水溫度一定的情況下，通過調整循環水水量大小來維持凝汽器真空在較優值，對提高機組的效率具有重要的影響。通過調整循環水泵的電流，來研究循環水量大小對真空度的影響。

通過圖2可知，在160MW負荷下，通過變頻調節循環水泵出力，即循環水泵的電流從120A慢慢調節到130A，凝汽器的真空顯著的提高，由94.8kPa提高到95.6kPa。而在初始增大循環水泵的出力時，凝汽器真空變化較快，上升的速率較快；而繼續增大循環水泵的出力時，凝汽器的真空變化較小，基本處于不變的狀態，說明此時的循環水量已經能滿足要求，繼續增大循環水泵的出力，只會增加能耗，而對凝汽器真空的增加無益，對機組的效率提升也無益。

2.3 機組負荷對真空的影響

在相同的循環水入口溫度和循環水量下，機組的負荷大小對真空的影響較大。通過選取循環水入口水溫在24℃，循環水泵的電流在130A，調節機組的負荷大小，研究對真空的影響。

通過圖3可知，在其他條件不變的情況下，隨著機組負荷的增加，凝汽器的真空是呈線性降低的。通過擬合曲線可知，每增加10MW的負荷，真空平均下降0.3kPa，最大可下降0.45kPa。可見機組的負荷是影響凝汽器真空的關鍵因素，在機組升負荷的過程中，要及時的提高循環水水量，以保持機組的較優的效率，降低機組煤耗。

2.4 系統裝置嚴密性對真空的影響

凝汽器的空氣來源有通過整個循環系統漏入或鍋爐給水除氧不徹底等原因造成的。通過研究實際的運行參數發現，以漏入的方式進入凝汽器的量較小，但對系統運行的效率影響較大。主要是因為空氣阻礙蒸汽放熱，使傳熱系數減小，端差增大從而使真空下降。根據實際情況及分析研究，可采用調整汽輪機軸端汽封間隙，減小軸端漏汽量；運行中嚴格控制低壓汽封供汽壓力、溫度，遇到汽封系統運行不正常，應及時進行分析，不可隨意提高汽封供汽壓力、溫度；及時更換泄漏的閥門等方法來降低空氣的漏入量。

3 結 論

由于汽輪機組真空系統設備多，節點多，導致真空的處理較難。本文針對幾個大的影響因素，通過單一變量控制法，分析了各因素的變化對真空的影響，得出了相應的變化趨勢，為實際的運行調整提供了經驗，主要結論如下：

（1）循冷卻水進水溫度、水量，機組負荷，系統裝置嚴密性等因素均對凝汽器真空有較大的影響，其中機組負荷的變化對凝汽器真空影響最大。

（2）凝汽器的真空隨冷卻水溫度的降低而升高，冷卻水溫度降低2℃，凝汽器的真空上升達0.48kPa，提高了機組的運行效率。冷卻水的進口溫度主要決定于機組所在地的氣候和季節。冬季冷卻水進口溫度低，真空高；夏季水進口溫度高，真空低，應加強夏季冷卻水進口溫度的預冷卻，以便提高凝汽器真空。

（3）通過變頻調節循環水泵出力，即循環水泵的電流從120A慢慢調節到130A，凝汽器的真空由94.8kPa提高到95.6kPa。但水泵的出力不是越大越好，通過試驗可知，在一定的負荷下，水泵的出力也是有最佳值的。

（4）隨著機組負荷的增加，凝汽器的真空是呈線性降低的。通過擬合曲線可知，每增加10MW的負荷，真空平均下降0.3kPa，最大可下降0.45kPa。

（5）由于系統的不嚴密性造成空氣漏入凝汽器的幾率較低，但影響較大。運行中嚴格控制低壓汽封供汽壓力、溫度，遇到汽封系統運行不正常，應及時進行分析，調整。

（6）在運行過程中，應隨負荷的增加采取措施降低冷卻水進口溫度、加大循環水量、控制氣封壓力，并經常性的清洗凝汽器管板、水管內側等部位，加強換熱強度。通過運行試驗，調節汽輪機的微增出力與循環水泵耗功之間的聯系，降低廠用電率，提高機組運行經濟性。

參考文獻

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收稿日期：2018-3-5