某機組凝汽器壓力影響因素分析

劉忠源 自平洋

摘 要：凝汽器壓力作為核心的機組經濟性評價指標，受多個設備、多因素的耦合影響，因此，只有對凝汽器各參數的進行詳細分析，才可以定性的了解凝汽器性能優化的關鍵所在。計算單個因素對凝汽器真空影響需要進行變量控制，通過對凝汽器循環倍率，進入凝汽器蒸汽量及凝汽器清潔系數的定量分析，找到制約凝汽器真空度的關鍵因素，對機組性能優化起到至關重要的作用。

關鍵詞：凝汽器壓力;循環倍率;蒸汽量;清潔系數

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.20.138

1 引言

凝汽器壓力是冷端系統經濟運行的綜合經濟指標，往往作為一級經濟指標來判斷機組的經濟性，并以此為基礎進行性能優化和改造。由于維持凝汽器壓力在某個范圍內需要一定的循環水量，一定的抽氣量，一定的凝結水流量，因此并非凝汽器壓力越低，機組經濟性越好，而是存在一個最佳真空度，當凝汽器壓力從該值繼續升高時，機組功率的減小量大于輔機電耗的減少量，當壓力從該值繼續降低時，機組功率的增加量小于輔機電耗的增加量。只有充分認識凝汽器壓力的影響因素，才能在現場復雜的運行工況下，定量的分析和優化輔機系統，以達到節能降耗的目的。

2 凝汽器真空計算

該機組凝汽器為表面式凝汽器，凝汽器冷卻水設計溫度23.3℃，清潔系數0.85，汽側容積750m3，冷卻面積14300m2，循環水入口溫度設為30℃，冷卻管數為14728根，流程數為2，外徑25mm，壁厚0.6mm，設計清潔系數0.85，材質為TP316L不銹鋼，結構如圖1所示。

主要計算公式如下：

凝汽器真空計算采取假設迭代法，已知汽機排汽量Dc，循環水進水溫t1，循環水質量流量W，水比熱容Cw，清潔系數0.85，假設凝汽器喉部飽和蒸汽溫度為ts1，根據公式（1）-（3），可求得循環水出水溫度t2。由公式（4）和（5）可求得凝汽器內飽和蒸汽溫度ts2，通過調整ts1，可使得ts1和ts2的差值達到精度要求，再由公式（6）最終求得凝汽器壓力P。

3 循環倍率的影響

循環倍率指進入凝汽器的循環水質量流量與汽機排汽質量流量的比，本文以汽輪機排蒸流量為135kg·s-1進行計算，循環倍率分別取60，58，56，54，52，50，48，水的比容取4187kJ·m-3·℃-1，循環水入口溫度取30℃，清潔系數取0.85。

計算結果表明，隨著循環倍率由48增至60，即循環水量由22000m3/h增加到27500m3/h，凝汽器壓力由9.8kPa下降至8.6kPa，循環水出口溫度由45.5℃下降到43℃，這是由于循環水質量流量的增大而進入凝汽器的蒸汽熱量不變，循環水出口溫度降低了，凝汽器換熱系數增大，端差下降，進而凝汽器真空度上升，機組出力增大。

4 汽機排汽量影響

汽機排汽量即進入凝汽器的蒸汽質量流量，為定量計算排氣量的影響，循環倍率取為56，循環水入口溫度取30℃，清潔系數取0.85，汽機排氣量分別取135，130，125，120，115，110，105kg·s-1。

計算結果為，隨著汽機排氣量由105kg·s-1增加到135kg·s-1，凝汽器壓力由8.33kPa增大到8.61kPa，同時，循環水出水溫度基本保持不變。隨著排氣量的增大，進入凝汽器的蒸汽熱量增加，由于循環倍率一定，因此進入凝汽器的循環水質量流量成比例增加，又由于凝汽器的整體換熱系數增大，凝汽器循環水出水溫度有所下降，但波動不大，又由于傳熱單元數增加，端差增大，進而導致凝汽器的蒸汽溫度上升，凝汽器真空下降。

5 清潔系數影響

凝汽器清潔系數與循環水水質密切相關，隨著機組運行時間的增加，凝汽器清潔系數會下降，為定量計算凝汽器清潔系數對凝汽器真空影響，汽機排氣量取為135kg·s-1，循環倍率取為56，清潔系數分別取0.85，0.84，0.83，0.82，0.81，0.80，0.79。

計算結果表明，隨著凝汽器清潔系數由0.79增大到0.85過程中，凝汽器壓力由8.80kPa降至8.61kPa，循環水出口溫度基本不變。凝汽器清潔系數增大，凝汽器的換熱系數增大，由于循環倍率保持定值，因此隨著換熱系數增大，循環水出水溫度有所上升，但波動不大，同時端差下降，即凝汽器性能提升，凝汽器蒸汽溫度下降，真空度上升。

6 分析與結論

通過分析知，循環倍率對凝汽器真空有顯著的影響，即增大循環倍率，凝汽器真空度增大，出水溫度下降，與此同時，端差有所上升，凝汽器性能有所下降。循環倍率一定情況下，汽機排氣量增大，即機組負荷增大，凝汽器循環水出水溫度基本保持不變，端差上升，凝汽器真空度下降。循環倍率一定，凝汽器清潔系數增加，凝汽器循環水出水溫度基本保持不變，端差下降，凝汽器性能提升，真空度增加。

循環倍率和清潔系數是制約凝汽器性能和真空度的關鍵指標，因此電廠在實際運行中應該根據實際情況制定合適的各季度循環倍率推薦運行值，并定期進行凝汽器進行膠球清洗，以保證凝汽器性能。

參考文獻：

[1]張莉，朱勇軍，強永平，屈彬彬.冷端系統協同工作下的凝汽器性能數值計算[J].汽輪機技術，2019，61（02）：86-90.

[2]鄭文凱.50MW汽輪機配套凝汽器性能試驗及真空節能優化研究[J].應用能源技術，2019（04）：26-28.

[3]王敏，王杰.600MW超臨界機組凝汽器真空度低的原因分析及治理[J].華電技術，2019，41（03）：59-61.

[4]程偉，陳剛.淺談如何提高#5機組凝汽器真空[J].山東工業技術，2019（04）：192.

[5]李澤.汽輪機真空下降原因及解決辦法[J].科學技術創新，2018（35）：168-169.

作者簡介：劉忠源（1971-），男，江蘇常州人，大專，助理工程師，主要從事電廠檢修和基建管理工作。