發電廠凝汽式汽輪機組凝汽器真空惡化原因分析及維護

（石河子市國能能源投資有限公司天河分公司，石河子市，832000） 劉晉明

1 凝汽式汽輪機在運行中遇到問題

熱電企業的凝汽式汽輪機在運行中經常會遇到真空逐漸下降的問題，尤其夏季，凝汽器真空對汽輪機運行的經濟性影響較大，如其它條件不變，真空度每變化1%，汽輪機的汽耗率平均變化1%～2%。不僅使機組能耗上升，影響機組經濟性，還會威脅機組安全，嚴重時還要降低發電負荷。故一般規定：排汽壓力升高到0.015Mpa時，應降低負荷，排汽壓力升高到0.03Mpa左右時，應將負荷全部卸完，直至按規定的條件實行故障停機，直接影響了企業的經濟效益。而且若漏入空氣，不但使凝結水產生過冷度，還會降低凝汽器的除氧效果，使得凝結水中溶解了一些氣體，造成凝結水系統中設備與管道的氧腐蝕，影響機組的安全運行。天富熱電廠2×50MW汽輪機組#2機真空較低尤為顯著，現特進行具體分析并提出一些可行性解決措施。

2 凝汽器真空建立的原理

凝汽器真空的建立，在機組啟動階段與正常運行中其機理是不同的。在機組啟動時，凝汽器真空的建立依賴于抽氣器將凝汽器中的空氣抽出，此時建立真空的快慢由抽氣器的容量及真空系統的嚴密情況決定。機組沖轉后，有排汽進入凝汽器中，排汽受到冷卻介質的冷卻而凝結成水。乏汽凝結成水后，體積大大地縮小，原來由蒸汽充滿的容器空間就形成了高度真空。由于冷卻介質不斷地將進入凝汽器中排汽的熱量帶走，使得凝結過程能不間斷地進行，這樣凝汽器中的真空就建立起來。

3 凝汽器真空下降原因

3.1 冷卻水進口溫度的影響

如果冷卻水進口溫度較低，則凝汽器真空一定較高。對于天富熱電廠2×50MW機組#2機循環水供水系統，進口溫度受環境影響之外，冷卻設備運行的好壞也會有很大影響。

3.2 冷卻水溫升的影響

一般，機組負荷由外界決定，不可調節，所以冷卻水溫升主要取決于冷卻水量。如果冷卻水溫升增加，真空降低，則說明冷卻水量不足，冷卻水量不足的主要原因是循環水泵出力不足或水阻增加，而水阻增加的原因可能是銅管堵塞、冷卻塔濾網堵塞，循環水泵出口或凝汽器進水門開度不足以及虹吸破壞等。

3.3 傳熱端差的影響

傳熱端差增加，會使凝汽器真空降低。傳熱端差與冷卻水進水溫度；比蒸汽負荷；銅管或鋼管表面的清潔程度及凝汽器內積聚的空氣量等因素有關。運行中如果管子表面結垢或臟污，會阻礙傳熱，使端差增大；如果真空管道閥門不嚴或汽封供汽不足甚至中斷或抽氣器效率降低，都會使凝汽器汽側積聚較多的空氣，阻礙傳熱面而使端差增大；此外，如果凝汽器水位控制不當，使部分冷卻水管被淹沒而減少冷卻面積，也會使端差增大。

4 對機組凝汽器出現的問題提出改善措施

4.1 夏季循環水增加換熱強度

由于新疆北部夏季氣溫較高，循環水進水溫度較高，最高可達35℃，而冷卻塔設計冷卻面積太小，建議采用強制風冷以增加換熱強度，以降低冷卻水溫度，或可以采用適當補充一些地下水來降低循環水溫度，但會增加水損失，可以經過計算來獲取數據。

4.2 對設備管子結垢定期清洗

管子結垢嚴重。對于循環水系統，冷卻水在循環過程中不斷蒸發，并抽取地下水作為補水，所以發生的主要問題是冷卻水中的碳酸鹽附著在管壁內側形成硬垢。凝汽器水側結水垢，不僅惡化真空，降低機組運行的經濟性，而且可能引起管子腐蝕、泄漏，影響汽輪機的安全運行，所以必須進行除垢，天富熱電廠2×50MW機組2臺機組均自帶了膠球自動清洗裝置，到目前使用率較低，具了解該裝置對凝汽器結垢的清洗效果比較好，經濟效益也不錯，而且易于實現自動控制，建議使用該裝置并定期清洗，避免垢結的過厚，給清洗帶來不必要的麻煩。或是采用酸洗，注意防止管子腐蝕，以至縮短管子的使用壽命，增加生產成本。最好進行循環水除鹽，例如加藥或自然方法軟化循環水，也可以緩解結垢，減少清洗次數。

4.3 真空系統檢修后做真空嚴密性試驗

輪機后汽缸及凝汽器低壓加熱器，真空管道系統，尤其是#2機組后汽封漏空氣量較大（冷態沖轉前，若軸封不送汽，真空根本無法真空系統不嚴密：為提高汽輪機的熱效率，全廠的熱經濟性，一般汽輪機排汽都設計為負壓，就建立，最高只能抽到-0.04MP）等都處于負壓，如果不嚴密，就會造成外界空氣漏入凝汽器中，增加了抽氣器的負荷，會使機組真空惡化，降低出力，影響熱經濟性，真空的嚴密性對凝汽式汽輪機是一個很重要的指標，#2機由于各種原因很少做真空嚴密性試驗，建議每次大修后或真空系統檢修后做一下真空嚴密性試驗，及時發現問題及時處理，改善凝汽器工作條件，以提高熱經濟性。

4.4 按規程及時調整負荷

一般情況下，運行值班人員在監視過程中，按規定應該從-0.087開始減負荷，但是由于平時情況下帶額定負荷的時候真空達不到規定值，#2機組在循環水30℃的時候真空只能維持在80kpa。運行值班人員如果不及時按規定減負荷。則真空進一步惡化，造成排氣溫度升高，加速結垢。從而增加了凝汽器管子的清洗次數。這樣就增加電廠的生產成本，降低了全廠的經濟性。建議值班人員在真空低的情況下應嚴格執行規程及時加減負荷，定時清洗凝汽器。另外在加減負荷時應及時改變循環水泵的運行臺數和及時調整塑料布的遮蓋面積，將循環水溫控制在合適范圍內。

4.5 及時更換凝汽器損壞的管子

由于管子長時間結垢，經過多次清洗和不正確清洗，造成部分管子損壞，為避免循環水漏入凝汽器水側，不至于造成凝結水水質惡化，將凝汽器水側部分管子已被封堵。造成凝汽器循環水通水量不足。以至于帶高負荷時真空下降較快，達不到額定值。建議在每年大修時，將凝汽器部分損壞的管子進行更換，提高凝汽器水側的通水量，降低循環水溫升，減小汽輪機凝汽器端差，改善凝汽機的工作環境，提高機組真空，降低排汽溫度，提高汽輪機熱經濟性。

4.6 及時更換磨損的噴頭

天富熱電廠2×50MW機組#2機主抽氣運行了10年，噴嘴可能已磨損，使抽氣能力降低，加之機組真空嚴密性不是很高，影響了凝汽器真空，建議檢修時根據廠家設計要求進行調整和更換，使主抽氣達到額定抽氣能力。

5 結束語

根據以上分析，即便是上述問題全部解決，在夏季最熱時機組仍不能按規程規定帶額定負荷。可以在凝汽器內部后汽缸排汽導板處引入一股冷卻除鹽水，接上4個對稱的噴頭，使除鹽水以霧狀噴入凝汽器汽側，以加速乏汽凝結速度，可以提高真空，降低排汽溫度，增加汽輪機的熱效率，降低生產成本。另外由于汽側補入了化補水，會增加凝結水泵的負荷，可以更換較大的凝結水泵或凝結泵達到最大流量運行，同時由于凝結水量增加，使低壓回熱抽汽增加，降低了機組的熱耗率，同時排入凝汽器的乏汽減少，減輕了凝汽器的負荷，又可改善凝汽器的工作條件，使機組真空升高，排汽溫度降低。隨著能源的日益缺乏和生產對地球環境影響，社會對電廠的熱經濟性要求將越來越高，而電廠最大的損失就是汽輪機的排汽損失，降低終參數和提高初參數一樣重要，隨著高科技產品的出現，電廠凝汽器真空惡化將得到緩解，相信在大家的共同努力下，能夠很好的解決凝汽器真空惡化情況。另外天富熱電廠2×50MW機組#2機經過針對以上幾方面原因，已采取了一些措施比如酸洗，真空嚴密性檢查等，現已使天富熱電廠2×50MW機組#2機真空得到了很大改善，使熱電廠獲取了更多的經濟效益。