M701F聯(lián)合循環(huán)機(jī)組凝汽器真空影響探析

陳秋輝

（深圳市廣前電力有限公司，廣東 深圳518054）

0 引言

凝汽器真空是影響汽輪機(jī)出力和供電煤耗的一個(gè)主要因素，往往作為機(jī)組競(jìng)賽、性能考核的一項(xiàng)重要指標(biāo)，它可以反映機(jī)組運(yùn)行狀況以及冷端節(jié)能改造效果。真空變化對(duì)機(jī)組的出力影響趨勢(shì)及經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算依據(jù)，可指導(dǎo)機(jī)組經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和評(píng)價(jià)相關(guān)改造效果。本文以某南方沿海電廠的三菱3×390MW 9F燃?xì)狻羝?lián)合循環(huán)機(jī)組為例進(jìn)行研究。該廠的燃機(jī)型號(hào)為M701F；汽輪機(jī)型號(hào)為TC2F－30；配置杭鍋產(chǎn)的余熱鍋爐，型號(hào)為 NG－M701F－R。

圖1 汽輪機(jī)背壓與功率曲線

1 真空值的確定

與凝汽器真空有關(guān)的有以下幾項(xiàng)指標(biāo)：設(shè)計(jì)絕對(duì)大氣壓PS，實(shí)際絕對(duì)大氣壓P1，凝汽器真空度K，汽輪機(jī)設(shè)計(jì)背壓KS，汽輪機(jī)實(shí)際運(yùn)行背壓K1。凝汽器真空度K反映的是凝汽器相對(duì)真空值，它往往直接作為衡量運(yùn)行機(jī)組的凝汽器真空高低情況，是三菱機(jī)組的報(bào)警信號(hào)之一，并在DCS監(jiān)控系統(tǒng)上被跟蹤和記錄。三菱機(jī)組對(duì)凝汽器真空度K采用的算法為：K＝凝汽器絕對(duì)氣壓（背壓）K1－101．327kPa，為負(fù)值，絕對(duì)值一般小于100kPa。在計(jì)算凝汽器真空度K時(shí)，算法中的被減數(shù)若采用實(shí)際絕對(duì)大氣壓P1或設(shè)計(jì)絕對(duì)大氣壓PS，由于處于不同大氣壓地域和不同的機(jī)組，得出凝汽器真空度K因此有一定的偏差，造成各廠數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)口徑存在偏差的可能。據(jù)查，該廠設(shè)計(jì)絕對(duì)大氣壓PS＝100．8kPa，用于計(jì)算的定值101．327kPa與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓P0＝101．3kPa差異較小。用標(biāo)準(zhǔn)大氣壓P0或定值代替實(shí)際絕對(duì)大氣壓PS計(jì)算凝汽器真空度K，用作報(bào)警信號(hào)方面，可以更可靠地避免現(xiàn)場(chǎng)氣壓表記讀數(shù)誤差和信號(hào)失真的影響。

2 真空度對(duì)機(jī)組的影響

2．1 真空度與汽輪機(jī)功率和熱耗率的關(guān)系

為方便描述，將汽輪機(jī)背壓對(duì)汽輪機(jī)功率和熱耗率的修正曲線圖拆分為2個(gè)單獨(dú)的修正曲線圖，如圖1、圖2所示。

汽輪機(jī)背壓與機(jī)組功率的修正多項(xiàng)關(guān)系式如下［1］：

y＝ －2．142 163 916 9e－06x5＋7．084 095 816 1e－05x4－8．314 845 099 2e－04x3＋3．798 562 980 5e－03x2－6．106 583 197 9e－03x ＋ 1．008 524 579 8e＋ 00；R2＝9．999 784 520 5e－01

背壓與熱耗率的修正多項(xiàng)關(guān)系式如下：

y＝－2．207 212 078e－06x5－7．314 760 468 2e－05x4＋864 280 261 42e－04x3－4．023 826 617 5e－03x2＋6．822 795 098 8e－03x ＋9．906 953 131 9e－ 01；R2＝9．999 794 594 9e－01

圖2 汽輪機(jī)背壓與熱耗曲線

真空度在－99～－90kPa變化時(shí)，按標(biāo)準(zhǔn)大氣壓P0與凝汽器真空度K的換算中，汽輪機(jī)實(shí)際運(yùn)行背壓K1一般在2．3～11．3kPa之間變化。從圖1、圖2可以看出，當(dāng) K1在4．5～11kPa之間變化時(shí)，機(jī)組出力系數(shù)和熱耗率的變化曲線基本表現(xiàn)為按一定的斜率變化的直線；而在K1小于4．5kPa（對(duì)應(yīng)最高點(diǎn)的凝汽器真空度約在96．8kPa）時(shí)，機(jī)組出力系數(shù)和熱耗率的變化曲線開始有拐點(diǎn)并略朝下。

以上兩組曲線的變化情況表明，在真空度K絕對(duì)值小于96．8kPa時(shí)，真空度越高，對(duì)機(jī)組的出力和熱耗率越有利，而真空度K絕對(duì)值大于96．8kPa后，真空度越高，對(duì)機(jī)組的出力和熱耗率影響很小，甚至負(fù)面。所以在溫度較高的季節(jié)，應(yīng)采用增開循環(huán)水泵臺(tái)數(shù)以增加冷卻水流量和提高凝汽器鈦管換熱系數(shù)等方法來提高機(jī)組的真空度；而在低溫天氣，應(yīng)控制循環(huán)水冷卻水流量（或采用變頻）和凝結(jié)水的過冷度，以達(dá)到在滿足機(jī)組的出力和熱耗率在較好的工況下，減少廠用電。

2．2 經(jīng)濟(jì)計(jì)算

假設(shè)采用機(jī)組年平均運(yùn)行負(fù)荷取在300MW、機(jī)組真空度絕對(duì)值前后從90kPa到95kPa變化、基準(zhǔn)為設(shè)計(jì)大氣壓力、機(jī)組每年運(yùn)行2 000h等為例，評(píng)估真空度K對(duì)機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性時(shí)，計(jì)算過程如表1所示。

由90kPa提高到95kPa，從圖1中幾乎呈直線的曲線關(guān)系看出，真空與功率的變化斜率約為：5．05MW／（10×0．5kPa），每年多發(fā)電約為：4 950 932．3元／（10×0．5kPa）。即按凝汽器真空度處在96．8kPa以下并在表1條件下作估算，若凝汽器真空度每變化1kPa，則發(fā)電量就會(huì)變化0．52MW、每年多或少發(fā)電近500萬元；影響功率和熱耗率分別為0．3%和0．35%。

表1 經(jīng)濟(jì)計(jì)算過程

對(duì)以上計(jì)算結(jié)果，有兩個(gè)補(bǔ)充說明：（1）上述兩個(gè)修正曲線是對(duì)整個(gè)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組的修正，所以產(chǎn)生的變化是按整個(gè)機(jī)組的功率和熱耗率而言，而不必再按汽輪機(jī)組129．4MW的功率份額進(jìn)行折扣計(jì)算；（2）從圖1、圖2的修正曲線可以看出，汽輪機(jī)背壓對(duì)機(jī)組功率和熱耗率的變化都反映出吻合的一面，即當(dāng)汽輪機(jī)背壓降低，機(jī)組功率上升、機(jī)組熱耗率下降；反之亦然。說明以上真空度變化產(chǎn)生的發(fā)電量和發(fā)電效益值都是純盈虧的，是反映運(yùn)行機(jī)組真空是否合理的主要依據(jù)。

2．3 真空度的其他影響

凝汽器真空度也是影響該機(jī)組除氧的重要指標(biāo)。由于三菱9F聯(lián)合循環(huán)機(jī)組熱力系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，凝汽器的冷卻面積相對(duì)較大，凝結(jié)水再循環(huán)進(jìn)入凝汽器內(nèi)部后分成多個(gè)支管，布置在鈦管上面，支管上都裝有多6個(gè)將凝結(jié)水霧化的噴頭，在霧化狀態(tài)中的凝結(jié)水更有利于受熱和釋放出雜氣，因此凝汽器可以作為較好的真空除氧器使用，滿足無熱力除氧器系統(tǒng)的使用條件。根據(jù)道爾頓定律和亨利定律得出，在同一溫度下，凝汽器真空度越低，則除氧效果越理想。

3 結(jié)語

通過改造或加強(qiáng)凝汽器系統(tǒng)的維護(hù)，合理改善凝汽器真空度，可以提高機(jī)組出力和降低煤耗，同時(shí)防止汽水系統(tǒng)承壓金屬部件腐蝕。

［1］日本三菱重工．PLANT DESING AND SYSTEM DESCRIPION（SD）＆ OPERATION PROCEDURES AND INSTRUCTION（OP）＆ MAINTENANCEPROCEDURES AND INSTRUCTION（OP）（M701F）