日常1000WM機(jī)組凝汽器真空的優(yōu)化舉措

摘 要：作為火力發(fā)電廠重要運(yùn)行參數(shù)之一的凝汽器真空對機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著重要影響，介紹了凝汽設(shè)備的工作原理及保持凝汽器真空所必須滿足的條件，分析了影響1000WM機(jī)組真空系統(tǒng)嚴(yán)密性及經(jīng)濟(jì)性的因素，并提出了優(yōu)化真空系統(tǒng)的措施。

關(guān)鍵詞：凝汽器；真空系統(tǒng)；嚴(yán)密性；經(jīng)濟(jì)性

1凝汽器設(shè)備工作原理

凝汽設(shè)備在汽輪機(jī)裝置的熱力循環(huán)中起著冷源的作用，用于降低汽輪機(jī)排汽壓力和排汽溫度，以提高循環(huán)熱效率。凝汽設(shè)備以水為冷卻介質(zhì)，主要由凝汽器、真空泵 、循環(huán)水泵、凝結(jié)水泵以及它們之間的連接管道組成。在凝氣器中，進(jìn)入凝汽器設(shè)備的汽輪機(jī)排氣被通過循環(huán)水泵送入凝汽器銅管內(nèi)的冷卻水冷卻成凝結(jié)水，然后由凝結(jié)水泵抽走。凝汽器內(nèi)的凝結(jié)空間是汽水兩相共存的，其壓力為蒸汽凝結(jié)溫度下的飽和壓力。由于冷卻水溫度一般為20～35℃，正常運(yùn)行條件下蒸汽凝結(jié)溫度為20～40℃。而20～40℃的飽和溫度對應(yīng)的飽和壓力為 3～5kPa，遠(yuǎn)小于大氣壓力，故需在凝汽器內(nèi)形成高度真空。由于凝汽器汽側(cè)處于負(fù)壓狀態(tài)，較易漏入空氣而阻礙傳熱，影響凝汽器端差，因此需要用真空泵不斷將汽側(cè)空氣和不凝結(jié)氣體抽走。

2保持凝汽器真空的條件

由凝汽設(shè)備的工作原理可知，凝汽器真空的建立是由于蒸汽凝結(jié)后所對應(yīng)的飽和壓力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于大氣壓力，因此要維持這一真空狀態(tài)必須滿足以下3個條件 ：

（1）向凝汽器銅管內(nèi)不間斷地輸入冷卻水；

（2）凝結(jié)水泵不間斷地將凝結(jié)水抽走，避免因水位升高而影響蒸汽凝結(jié)；

（3）真空泵不間斷地將凝汽器內(nèi)的空氣和不凝結(jié)氣體抽走。

3衡量真空系統(tǒng)嚴(yán)密性的標(biāo)準(zhǔn)

真空系統(tǒng)為動態(tài)運(yùn)行系統(tǒng)，必須定期進(jìn)行真空嚴(yán)密性試驗以判斷真空系統(tǒng)嚴(yán)密性。按照 汽輪機(jī)運(yùn)行規(guī)程相關(guān)規(guī)定，機(jī)組帶80%左右額定負(fù)荷，衡量真空嚴(yán)密性的試驗方法為：

（1）試驗前記錄凝汽器壓力和排汽溫度等參數(shù)。

（2）停止運(yùn)行真空泵（或關(guān)閉運(yùn)行真空泵入口氣動蝶閥），真空泵全部停運(yùn)后（或進(jìn)氣蝶閥全關(guān)后）開始記錄。

（3）每分鐘記錄一次凝汽器壓力和排汽溫度。

（4）試驗記錄8分鐘后，重新啟動真空泵運(yùn)行（或開啟運(yùn)行真空泵入口氣動蝶閥）。

（5）取后5分鐘的平均值，真空下降合格標(biāo)準(zhǔn)為≤0.27kPa/min。

4影響真空系統(tǒng)嚴(yán)密性的因素

一般情況下，凝汽器真空系統(tǒng)包括了凝汽器汽側(cè)部分的軸封系統(tǒng)、抽真空系統(tǒng) 、部分低壓抽汽系統(tǒng)以及低壓缸排汽部分。此外，凝汽器真空系統(tǒng)還與循環(huán)水系統(tǒng)、凝汽器的冷卻效果有很大的聯(lián)系。

（1）每臺機(jī)組均配套安裝了與凝汽器相匹配的膠球清洗裝置、二次濾網(wǎng)及收球網(wǎng)，長期運(yùn)行后一旦不能正常投入運(yùn)行，出現(xiàn)凝汽器冷卻管臟污、堵塞等問題，會導(dǎo)致凝汽器傳熱系數(shù)下降，使凝汽器傳熱端差增大，從而影響凝汽器的換熱效果。

（2）機(jī)組長期運(yùn)行后，與凝汽器相連的真空系統(tǒng)設(shè)備會出現(xiàn)不同程度的老化，例如彈簧片彈性的降低，使得軸封間隙增大導(dǎo)致軸封密封不嚴(yán)，直接影響凝汽器真空的嚴(yán)密性。

（3）冷卻水入口溫度會隨著凝汽器的性能和運(yùn)行方式以及環(huán)境溫度的變化而變化，從而直接影響凝汽器真空的嚴(yán)密性。

（4）軸封供氣和回汽系統(tǒng)存在缺陷，例如軸封回汽不暢、閥門泄漏、管道焊縫有裂紋、閥門法蘭及具盤根存在不同程度的漏氣，致使真空系統(tǒng)嚴(yán)密性不合格。

（5）循環(huán)水泵故障可導(dǎo)致循環(huán)水泵出力下降，使循環(huán)冷卻水流量—卜降，最終導(dǎo)致真空急劇下降。

（6）由于低壓缸體積龐大、剛性差、容易變形，在機(jī)組啟停過程中會產(chǎn)生相當(dāng)大的交變應(yīng)力，隨機(jī)組運(yùn)行時間的增加，其變形量越來越大，特別是凝汽器喉部靠夾層側(cè)焊縫容易拉裂，中低壓聯(lián)通管法蘭及低壓缸進(jìn)汽內(nèi)、外缸體密封不嚴(yán)，從而造成空氣從低壓缸處漏入，影響凝汽器真空的嚴(yán)密性。

（7）中壓主汽門門桿、左側(cè)中壓調(diào)門門桿泄漏管道未設(shè)置隔離閥，使大量蒸汽內(nèi)漏的閥門進(jìn)入危急擴(kuò)容器，導(dǎo)致凝汽器真空下降。

5真空系統(tǒng)嚴(yán)密性不合格的危害

（1）真空系統(tǒng)嚴(yán)密性不合格時，漏入真空系統(tǒng)的空氣較多，若真空泵不能夠?qū)⒙┤氲目諝饧皶r抽走，機(jī)組的排汽壓力和排汽溫度就會上升，從而降低汽輪機(jī)組的效率，增加供電煤耗，并影響汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。

（2）真空泄漏后，導(dǎo)致凝汽器過冷度過大，系統(tǒng)熱經(jīng)濟(jì)性降低，凝結(jié)水溶氧增加，造成低壓設(shè)備一一腐蝕，存在安全隱患。

（3）真空泄漏后，蒸汽與冷卻水的換熱系數(shù)降低 ，導(dǎo)致凝汽器端差升高。

（4）真空泄漏后，凝汽器真空降低，有效焓降減少，循環(huán)水帶走的熱量增多，冷源損失增加。

（5）真空泄漏后，凝汽器端差升高，抽氣器的負(fù)荷增加，提高了工業(yè)用水消耗量或廠用電率，引起資源浪費。

6優(yōu)化治理的措施

（1）利用汽輪機(jī)解體大修機(jī)會更換軸封汽封或調(diào)整軸封汽封間隙，提高對低壓缸內(nèi)、外缸法蘭密封墊回裝的驗收標(biāo)準(zhǔn)。

（2）對高、低壓加熱器疏水系統(tǒng)進(jìn)行排查，及時消除疏水系統(tǒng)缺陷，確保運(yùn)行的可靠性。

（3）對循環(huán)泵進(jìn)出口門、聯(lián)絡(luò)門進(jìn)行檢修，確保足夠的冷卻水供應(yīng)。

（4）對機(jī)組所有真空表進(jìn)行校對，對凝汽器的信號管線進(jìn)行打壓試驗，徹底消除漏點。

（5）利用機(jī)組大、小修期間對凝汽器喉部進(jìn)行加固。

（6）保持循環(huán)水質(zhì)在合格范圍內(nèi)，定期清理水水交換器及真空泵冷卻器海水側(cè)。

（7）利用機(jī)組大、小修期間對左、右側(cè)中壓主汽門門桿及左側(cè)中壓調(diào)門門桿至擴(kuò)容器的管道加隔離門引入地溝。

（8）利用機(jī)組大、小修期間對凝汽器進(jìn)行清洗，清除凝汽器的水垢。

（9）利用機(jī)組大、小修期間對真空系統(tǒng)進(jìn)行灌水查漏。

7優(yōu)化治理后的經(jīng)濟(jì)性推算

根據(jù)發(fā)電機(jī)組真空每提高 1kPa機(jī)組 經(jīng)濟(jì)性可提高3%的規(guī)律計算，真空每提高1Kpa對于100萬發(fā)電機(jī)組，每小時可多增加發(fā)電100×3%=3萬度，每天可增加72萬度電。每年按機(jī)組運(yùn)行7500小時計算可對于1000MW發(fā)電機(jī)組，每小時可增加發(fā)電量22500（kWh）。若1（kWh）電按0.27元計算，每年可多收入6075萬元。

同時，真空系統(tǒng)嚴(yán)密性提高后，機(jī)組發(fā)電煤耗會大幅度降低。按發(fā)電機(jī)組真空每降低1kPa機(jī)組煤耗可降低3～4g計算，1臺1000MW機(jī)組每年的發(fā)電量為1000×7500=7500000（kWh）的電，每年可節(jié)約煤 22500～30000t。以每噸煤700元計算，每年可節(jié)約成本1575萬 ～2100萬元 。由此可見，真空系統(tǒng)優(yōu)化治理的經(jīng)濟(jì)效益非常可觀 。

8結(jié)束語

根據(jù)電力生產(chǎn)的特點以及電力生產(chǎn)的基本要求，只有保證電力生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)、安全、可靠，才能適應(yīng)當(dāng)今競爭日益激烈的市場化經(jīng)濟(jì)。真空作為汽輪發(fā)電機(jī)組的重要安全性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)之一，必須對其加強(qiáng)監(jiān)視以及控制，嚴(yán)格執(zhí)行并逐條落實各項措施以提高真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性。

參考文獻(xiàn)：

[1]本社.凝汽器與真空系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)導(dǎo)則/中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：中國電力出版社，2005.

[2]李建剛 楊雪萍.汽輪機(jī)設(shè)備及運(yùn)行（第三版）[M].北京：中國電力出版社，2017.

[3]馬巖昕.汽輪機(jī)設(shè)備運(yùn)行技術(shù)問答（第2版）[M].北京：中國電力出版社，2015.

[4]周懷春.汽輪機(jī)設(shè)備及系統(tǒng)節(jié)能[M].北京：中國電力出版社，2008.

[5]王新軍 宋立明.汽輪機(jī)原理[M].陜西：西安交通大學(xué)出版社，2014.

作者簡介 ：

謝楚鋒 （1983-），男，廣東揭陽人，工程師，汽輪機(jī)專業(yè)技術(shù)工作。