提高汽輪機真空度方法措施研究

郭建

（兗礦國宏化工有限責任公司，山東 鄒城 273500）

汽輪機凝汽器真空度是機組的主要考核指標之一，真空度低會導致低壓排汽缸排汽溫度升高，凝汽器端差增大，從而嚴重影響到機組的安全及經濟性。兗礦集團國宏化工有限責任公司熱電車間有汽輪機發電機組1 臺，是廣州斯科達汽輪機機有限公司生產的“單缸、單軸、高溫、高壓、抽汽凝汽式汽輪機，型號分別為c25-8.83/2.45。在多年運行中，這臺機組存在真空低的缺陷，嚴重影響了汽輪機組的經濟及安全運行，因此，對此問題進行了分析，并對汽輪機設備進行改造提出建議。

1 存在問題

1.1 真空度偏低，影響機組接帶負荷

機組投產以來，這臺機組汽輪機真空系統均多次不同程度出現真空度偏低，影響了機組的長期高負荷運行。尤其在夏季環境度高和機組連續運行期間，該組凝汽器的真空度更差，多次導致機組降負荷運行，有時甚至2 臺射水泵同時運行也難以維持真空正常運行，夏季接帶80% 負荷就接近報警值，夏季不能滿負荷運行，現成為完成全年國宏公司下達的發、供電任務的障礙點。

1.2 真空對經濟性的影響

安全、質量、效益是企業生存的生命線，降低生產成本的結果就是提高了企業的效益。據計算25MW 機組真空每上升-0.001MPa（即1kPa），煤耗增大2g/kW·h，出力下降1%（即300kW）。

1.3 真空度低對機組的危害

真空下降時維持滿負荷運行，蒸汽流量必然增大，會引起汽輪機前幾級過負荷；真空嚴重惡化時，排汽溫度升高，蒸汽流量、軸向推力、軸向位移增大且超出汽輪機設計值，從而產生較大的振動。真空下降速度嚴重時，還會引起機組中心變化，可導致汽輪機轉子發生振動和末級葉片喘振等異常現象，甚至造成汽輪機事故。

2 汽輪機真空度低的原因分析

以c25-8.83/2.45 汽輪機為例，通過分析和研究，找出了機組真空度偏低的主要原因是抽氣器抽吸能力偏小、外界環境溫度隨季節變化影響、凝汽器結垢、汽機低壓軸封漏空。

2.1 抽氣器抽吸能力偏小

啟動備用射水抽氣器，2 臺同時運行，汽機真空度升高2kPa，證明抽吸能力偏小。據計算25MW 機組真空度每下降-0.001MPa（即1kPa），煤耗增大2g/kW·h，出力下降1%（即300kW）。

2.2 外界環境溫度隨季節變化影響

（1）特別是夏季環境溫度高時，循環水溫度也隨之高影響了凝汽器的換熱效率，導致排汽溫度高。

（2）運行中由于冷卻塔工作不正常，如配水槽配水不均，局部水大量流下；塔內填料塌落，冷卻風走短路；噴嘴堵塞，濺水碟脫落使水噴淋不均；防凍管不嚴造成水走短路等，也可使水塔出水溫度升高，真空惡化。

2.3 凝汽器結垢

打開凝汽器人孔門，觀察銅管清潔度，銅管結有硬垢，對垢樣分析結果：以碳酸鹽為主，夾雜硅酸鹽、硫酸鹽、污泥混合在一起。凝汽器的工作情況，直接影響汽機的工作效率。凝汽器銅管清潔凝汽器汽側污染很小，沒有影響凝汽器的真空度。但凝汽器水側污染較嚴重，部分銅管內淤積，銅管內壁結垢嚴重。這是由于循環冷卻水中含有鈣離子，機組長期運行后，鈣離子在銅管內壁形成結垢。

3 改進方法及措施

經過對主要因素的準確分析和判斷，經過科學的論證，擬定采取以下改進方法及措施來提高汽輪機真空度。

3.1 提高抽氣器抽吸能力

原射水抽氣器更換為TD-32 型新型高效多通道射水抽氣器，抽氣量由原來的15kg/h 增大到32kg/h。它除了具有結構簡單、安全可靠等優點以外，與旋轉式真空泵相比建設投資為后者的1/7，同時具有如下優點：

（1）不存在動、靜體磨損，壽命損耗極低，抽吸內效率不受運行時間影響，檢修間隔期長。

（2）對工作水所含雜質的質量濃度及體積濃度要求低。

（3）有良好的啟動性，可實現余速利用。

（4）抽氣量大且耗功低。

（5）根據等截面喉管末端仍具有較高流速及整個喉管之間互不干涉原理，該型抽氣器實現了喉管下段及出口的分段抽氣所提供的后置式抽氣器也從單到多通道，產生微負壓，供抽吸軸封加熱器排汽，省掉軸封加熱器鼓風機，節約5.5kW 電機廠用電。

3.2 降低外界環境溫度隨季節變化影響

3.2.1 措施

（1）清理涼水塔池內淤泥，清理填料上雜物，清理配水槽、噴嘴的淤泥及垢，使淋水密度均勻，增強換熱效果；

（2）補水由原來的“除氧器式”改為“凝汽器式”。增設喉部補水噴淋裝置，使除鹽水霧化噴淋和汽機排汽直接混合降溫，吸收排氣熱量，來改善汽輪機真空。

3.2.2 實施后驗證

（1）清理涼水塔前，進出水溫差平均值為（2016 年9月～2017 年12 月）8.5℃，清理涼水塔后，進出水溫差試運值9.5℃；即比實施前循環水冷卻效果水溫低1℃。

（2）補水噴淋裝置安裝后試運情況。

①凝結泵出力100m3/h，軸封加熱器。汽機純凝汽工況排入凝汽器汽量82t/h，補水噴淋裝置最大補水量8t/h，兩者之和90t/h，小于凝結泵出力及軸加通流能力，所以設計上是合格。

②補水由“除氧式”改為“凝汽器式”。補水流經凝汽器、軸封加熱器到達除氧。這一過程中，補充水吸收了一定熱量，同時還減少了補充水吸熱過程中的傳熱偏差，降低了傳熱過程中不可逆損失，提高熱、功轉換效率，回熱效果明顯提高。

③對補充水進行真空除氧，提高了整個回熱系統的除氧能力，不凝結氣體被抽氣器抽出。

3.3 凝汽器酸洗

（1）對凝汽器銅管鍍膜防止腐蝕。用硫酸亞鐵防腐蝕膜處理，鍍膜時間120 小時。實施后驗證：酸洗后，大大提高傳熱效率，極大的改善了換熱效果，汽機真空提高8%。

（2）加強水質監督。由供水車間負責不定期抽檢“循環水日常技術指標”，嚴格控制循環水濃縮倍率和極限碳酸鹽硬度不超標，控制指標增大時應進行排污，杜絕為了節水而不進行排污。

（3）實施后驗證。酸洗后，大大提高傳熱效率，極大的改善了換熱效果，汽機真空度提高8%。

4 與實施前相對比

（1）滿負荷運轉時，真空≤-0.091MPa；比廣州汽輪機有限公司夏季設計工況真空還要好1.5kPa。（夏季滿負荷設計工況真空為-0.0895MPa）。

（2）真空度比實施前提高9.5KPa，煤耗減少19g/kW·h。(據計算25MW 機組真空度每下降-0.001MPa（即1kPa），煤耗增大2g/kW·h，出力下降1%（即300kW）。

5 效益分析

5.1 經濟效益

機組以年利用小時數6000h，網上平均電價0.65元/kW·h，發電成本0.50 元/kW·h 計算，每年比活動前多取得經濟效益210.84 萬元

5.2 社會效益

通過實施，解決了汽輪機組運行真空度偏低、夏季不能滿負荷運行的問題，使機組可以安全、經濟運行，為完成國宏公司下達的全年供電量創造了有利的條件。