凝汽器真空影響因素分析及處理措施

摘要：凝汽設(shè)備是凝汽式汽輪機(jī)裝置的一個(gè)重要組成部分，在整個(gè)熱力系統(tǒng)中起著冷源的作用。凝汽器真空作為火力發(fā)電機(jī)組汽機(jī)側(cè)一項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)整個(gè)機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性起著至關(guān)重要的作用。本文從冷端系統(tǒng)角度分別研究凝汽器端差，循環(huán)水溫升，循環(huán)水進(jìn)口溫度等對(duì)機(jī)組真空的影響，并提出了一系列真空下降的解決方法和處理措施，為全國(guó)凝汽式汽輪機(jī)組解決真空降低問題提供了一定的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：真空 冷端系統(tǒng) 端差 循環(huán)水溫升 循環(huán)水進(jìn)口溫度 處理措施

0 引言

凝汽設(shè)備在電廠凝汽式汽輪機(jī)組的熱力系統(tǒng)中的功能主要體現(xiàn)在將汽輪機(jī)的排汽凝結(jié)成水。除此之外，作為整個(gè)熱力循環(huán)中的冷源，凝汽設(shè)備還要在汽輪機(jī)排汽口建立并維持一定的真空。凝汽器真空是衡量機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)，真空過高或過低不僅對(duì)汽輪機(jī)裝置的效率產(chǎn)生重大的影響，而且會(huì)影響汽輪機(jī)組的安全。因此研究凝汽器真空對(duì)提高整個(gè)汽輪機(jī)組的熱經(jīng)濟(jì)性有著重大而積極的影響。本文從汽輪機(jī)冷端系統(tǒng)角度分析，將影響機(jī)組真空的原因進(jìn)行了系統(tǒng)分析。

1 影響真空的因素具體包括以下三個(gè)方面

①凝汽器傳熱端差因素。②冷卻水溫升因素。③冷卻水進(jìn)口溫度因素。

2 運(yùn)行中影響凝汽器端差的因素

凝汽器排汽溫度與冷卻水出口溫度之間的差值，就是凝汽器的傳熱端差。

2.1 凝汽器的冷卻面積的影響因素。一般設(shè)計(jì)時(shí)凝汽器的冷卻面積已經(jīng)確定，但是在實(shí)際運(yùn)行過程中凝汽器水位會(huì)影響凝汽器實(shí)際的換熱面積。

凝汽器水位過高會(huì)帶來兩種后果：一是會(huì)造成汽輪機(jī)低壓缸排汽空間的減少，從而導(dǎo)致?lián)Q熱面積減少，低壓缸排汽溫度升高，真空降低；二是會(huì)造成凝結(jié)水過冷，從而降低機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。

2.2 傳熱系數(shù)的影響因素。影響凝汽器傳熱系數(shù)的因素比較復(fù)雜，主要包括凝汽器傳熱性能、熱負(fù)荷、清潔系數(shù)、空氣量等。

2.2.1 凝汽器熱負(fù)荷。機(jī)組負(fù)荷升高，相應(yīng)的汽輪機(jī)排汽量增大，凝汽器熱負(fù)荷越高，會(huì)導(dǎo)致凝汽器真空下降。當(dāng)真空下降到某一數(shù)值，要進(jìn)行限制出力，使凝汽器熱負(fù)荷降低，維持機(jī)組真空。如果汽輪機(jī)組的高、低壓加熱器退出運(yùn)行，這部分抽汽就會(huì)進(jìn)入凝汽器，使凝汽器熱負(fù)荷增大，從而使真空下降。

2.2.2 凝汽器漏入空氣量的原因。由于空氣導(dǎo)熱性不好，且不凝結(jié)，當(dāng)空氣漏入后，將降低凝汽器換熱效果。另外，因?yàn)橛性S多與凝汽器相連接的管道、加熱器，再加上凝汽器面積很大，這就增大了凝汽器及其系統(tǒng)空氣漏入的幾率。從理論上講，那些與凝汽器相通的容器、管道，其壓力高于凝汽器真空又低于大氣壓，這些都可能是凝汽器漏入空氣的原因。但實(shí)際運(yùn)行過程中，某些容器管道內(nèi)壓力又不是一成不變的，例如本廠熱網(wǎng)加熱器內(nèi)壓力負(fù)荷高時(shí)為正壓，負(fù)荷低時(shí)為負(fù)壓，某些低壓加熱器也會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。

2.2.3 凝汽器內(nèi)清潔度。從來源看，凝汽器內(nèi)的污染有兩種：外部污染和內(nèi)部結(jié)垢。在凝汽器冷卻表面和凝汽器鋼管內(nèi)積存的污物和結(jié)垢，不僅會(huì)對(duì)循環(huán)水的流量造成影響，而且還影響其導(dǎo)熱的效果。而在凝汽器傳熱面的污染會(huì)降低傳熱效果，導(dǎo)致凝汽器端差增大，真空下降。

2.2.4 凝汽器的傳熱性能。當(dāng)凝汽器正常工作時(shí)，其排汽壓力與排汽溫度的關(guān)系與飽和蒸汽的壓力與溫度的關(guān)系相同，即飽和蒸汽溫度決定了凝汽器的排汽壓力，而飽和蒸汽的溫度與循環(huán)冷卻水的熱交換程度有關(guān)。

①蒸汽在管子外壁的凝結(jié)換熱。當(dāng)蒸汽冷卻時(shí)，會(huì)在管子外壁凝結(jié)成一層液膜，凝結(jié)放出的熱量要傳到冷卻面，必須要穿過液膜，因此液膜層就成為換熱的主要熱 阻。從運(yùn)行角度看，對(duì)凝結(jié)換熱造成影響的因素主要是不凝結(jié)氣體。②蒸汽在管子內(nèi)外壁的導(dǎo)熱。對(duì)于干凈清潔的鋼管來說，其熱阻很小，導(dǎo)熱系數(shù)由材質(zhì)和結(jié)構(gòu)尺寸決定。但是當(dāng)冷凝器經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行后，會(huì)有污泥、水垢等污物覆蓋在換熱面上。這些覆蓋物成為了新的熱阻，導(dǎo)致導(dǎo)熱系數(shù)減小，換熱性能下降。③對(duì)流換熱。影響流動(dòng)的因素及影響對(duì)流換熱熱量傳遞的因素，是對(duì)流換熱系數(shù)造成影響的主要因素。其中，影響流動(dòng)的因素包括流速、特征尺寸及物性參數(shù)；影響對(duì)流換熱熱量傳遞的因素則決定于物性參數(shù)。

3 運(yùn)行中影響冷卻水溫升的因素

冷卻水溫升所反映的是凝汽器的換熱能力。凝汽器中，上升到出口處的冷卻水溫度與其在進(jìn)口處的溫度之間的差值，即溫度升高值就是冷卻水溫升。

當(dāng)進(jìn)入凝汽器的蒸汽量恒定不變，則冷卻水溫升主要取決于冷卻水量。冷卻水量減少，導(dǎo)致冷卻水溫增大，真空降低。這時(shí)候，循環(huán)水泵即循環(huán)水量決定了冷卻水量。因此，從根本上講，對(duì)循環(huán)水溫升的研究還要從循環(huán)水泵運(yùn)行方式的研究入手。

汽輪機(jī)的微增出力與循環(huán)水泵耗功之間的關(guān)系，在一定程度上影響了循環(huán)水泵運(yùn)行方式的效果。只有當(dāng)循環(huán)水泵耗功與微增出力之差為最佳值時(shí)，循環(huán)水泵的運(yùn)行方式才是合理的。

4 循環(huán)水進(jìn)口溫度的影響

特定地域的季節(jié)和氣候因素決定了冷卻水的進(jìn)口溫度。為了達(dá)到理想的進(jìn)口溫度，我們只能利用冷卻塔來實(shí)現(xiàn)。作為火電廠的輔助生產(chǎn)設(shè)備，冷卻塔的作用就是通過空氣與水接觸，進(jìn)行熱、質(zhì)傳遞，將水冷卻。冷卻塔的性能與填料的選擇、填料的高度設(shè)計(jì)、塔的阻力、噴濺裝置的性能及安裝等因素有關(guān)。相關(guān)資料顯示，冷卻塔性能下降會(huì)對(duì)機(jī)組經(jīng)濟(jì)性造成不小的影響。對(duì)于300MW機(jī)組而言，冷卻塔出口水溫升高1℃，效率降低0.23%，煤耗增加0.798g/KW.h，熱耗增加23.39KJ/KW.h。因此，應(yīng)該采取各種措施以保持冷卻塔良好的性能，如對(duì)設(shè)備進(jìn)行適時(shí)的改造，對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整；強(qiáng)化對(duì)冷卻塔的檢查維護(hù)和性能檢測(cè)等。這些都會(huì)有力保障機(jī)組的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

5 真空下降的一些解決方法及措施

5.1 降低凝汽器中空氣量的措施。降低空氣量主要從真空嚴(yán)密性和真空泵的工作性能考慮。

5.2 調(diào)整汽輪機(jī)軸封壓力

5.3 凝汽器水位及冷卻效果。對(duì)凝汽器水位的調(diào)節(jié)，主要通過凝汽器補(bǔ)水來實(shí)現(xiàn)。在凝汽器補(bǔ)水調(diào)節(jié)閥出現(xiàn)故障的情況下，則應(yīng)對(duì)調(diào)節(jié)閥的旁路閥進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)。

5.4 針對(duì)進(jìn)入凝汽器的各個(gè)水封的影響。應(yīng)保證進(jìn)入凝汽器的各個(gè)水封的水位處于適當(dāng)?shù)奈恢谩?duì)于水位過低的情況，應(yīng)該打開注水門注水。如果效果不佳，則應(yīng)暫時(shí)將其隔離，檢查是否因高度不足導(dǎo)致漏空氣，待水位穩(wěn)定后再投入。

我公司原水封筒由于水柱高度不足，在真空較高情況下，水封筒的水易被抽空導(dǎo)致空氣進(jìn)入凝汽器，水封筒至凝汽器回水門只能開一至兩扣，否則最高能影響真空2Kpa，經(jīng)過改造增加了3米水柱高度，現(xiàn)水封筒至凝汽器回水門全開，水封筒的空氣門保持開啟，且不漏真空。

5.5 高、低加疏水對(duì)真空的影響。通過水位計(jì)調(diào)節(jié)儀的調(diào)節(jié)動(dòng)作，高、低加疏水對(duì)真空產(chǎn)生影響。在實(shí)際運(yùn)行中，應(yīng)加強(qiáng)巡回檢查高、低加水位，精心監(jiān)視高、低加的壓力、溫度、疏水溫度、加熱器端差、水位等參數(shù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況聯(lián)系維護(hù)人員進(jìn)行解決。

5.6 循環(huán)水流量及溫度。循環(huán)水溫度受氣候，外界環(huán)境的影響很大，這是我們無法改變的。但是我們可以通過改變冷卻塔、循環(huán)水泵的運(yùn)行方式來調(diào)節(jié)。在夏天，我們可以增開循環(huán)水泵，增大循環(huán)水量來降低循環(huán)水溫度，用冷卻塔全塔配水來增大散熱面積，降低循環(huán)水溫。在冬天，真空很高時(shí)，減少循環(huán)水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)，節(jié)約廠用電。調(diào)節(jié)冷卻塔直通門來調(diào)節(jié)水溫。具體的循環(huán)水泵的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式還要進(jìn)一步摸索。

6 總結(jié)

綜上，真空下降現(xiàn)象是對(duì)影響汽輪機(jī)冷端性能的原因的最終表現(xiàn)。本文從主要影響真空的系統(tǒng)及設(shè)備做了研究整理敘述，以期尋找提高真空的措施、改善汽輪機(jī)冷端性能：

6.1 進(jìn)行真空嚴(yán)密性檢漏，及時(shí)消除漏空氣現(xiàn)象。

6.2 維持軸封系統(tǒng)及水封的正常工作；維持好軸封加熱器的正常水位；調(diào)整汽輪機(jī)軸端汽封間隙，減小軸端漏汽量；嚴(yán)格控制低壓汽封供汽壓力、溫度；及時(shí)更換泄漏的閥門等方面改進(jìn)真空的嚴(yán)密性。

6.3 通過膠球清洗的方法，保持凝汽器管壁和水側(cè)的清潔度。

6.4 循環(huán)水泵經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的合理調(diào)整。

6.5 檢查冷卻塔熱力性能，加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)。

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