600MW空冷機組的一次真空泄漏事件分析

曹建鋒 杜澤全

摘 要：文章通過對600MW直接空冷機組的一次真空泄漏事件的現象進行理論分析，并最終確定泄漏點的大體位置。通過檢修人員對該位置的檢查，快速確定了真空泄漏點，為機組真空系統泄漏時的快速查漏提供了有力的保障，具有借鑒意義。

關鍵詞：空冷；真空；泄漏；查漏

1 概述

內蒙古岱海發電有限責任公司二期工程2X600MW機組采用斯必克冷卻技術比利時有限公司的直接空冷技術，空冷系統冷卻面積為1533648m2。自2010年投運以來，機組真空系統嚴密性一直合格。而近期出現多次排汽裝置水位異常事件。具體表現為高負荷、高背壓運行期間，排汽裝置水位持續降低，空冷島6-8列的抽氣溫度與其它各列相比降低約20-30℃，且凝結水回水溫度也較其它各列低15-30℃。而一旦負荷降低且背壓也降低后，空冷島6-8列的抽氣溫度和凝結水溫度迅速回升到和其它各列一致，排汽裝置水位也持續升高，最高達到過3.5m，只能開啟#5低加出口的開車放水門來保持排汽裝置的正常水位。

2 事件現象

下邊就一次水位異常事件進行簡單分析：當機組負荷穩定在560MW左右，環境溫度也基本穩定在16℃，排汽裝置水位持續下降，最低至1130mm，此時補水調門、旁路門全開，而空冷島6-8列的抽氣溫度和凝結水回水溫度也較其它各列低15-30℃，及時將空冷6-8列風機的頻率降低至30HZ。持續幾分鐘后，空冷6-8列的抽氣溫度和凝結水溫度迅速回升，排汽裝置的水位也迅速回升，最高升至2.8mm左右。維持了不到1個小時，排汽裝置的水位和空冷6-8列的抽氣溫度、凝結水回水溫度又波動了一次。通過用熱成像儀可以看出，空冷6-8列散熱片的中部和底部確實有凝結水的存在，如圖1。

圖1 2號機空冷島第8列西側熱敏成像圖

3 原因分析

如圖2所示，以空冷系統散熱片內壓力為P1（可通過抽汽溫度換算），以排汽裝置內壓力為P2，內當地所處位置大氣壓為P0，忽略沿程管道阻力、閥門的節流損失，以凝結水回水管上距頂部匯流點距離為h的A點所受壓強為例進行分析。

圖2 空冷系統流程圖

A點所受壓強為P，如圖3，則

P=ρg（h+5）+（P1-P2） （1）

若P>0，即ρg（h+5）>P2-P1，凝結水可以順利回收至排汽裝置。正常情況下排汽裝置內的壓力P2會大于空冷島散熱片內的壓力P1（通過抽氣溫度可以換算出空冷島散熱片上壓力P1），且兩者差值肯定在50KPa以內，所以空冷島凝結水管內的凝結水都應該順利回收至排汽裝置。

而通過現象及熱敏成像儀可以確定空冷島6-8列的凝結水并未順利回收至排汽裝置，而是滯留在空冷島散熱片內，其可能原因有：

（1）凝結水回水管堵塞。

凝結水回水不暢并不是一直持續，而是階段性的，在高負荷、高背壓時較易出現，故可以排除回水管堵塞的原因。

（2）散熱片內發生局部凍結。

空冷散熱片內發生局部凍結后，會導致排汽裝置水位持續下降，而當凍結處逐步融化后，排汽裝置內水位會持續上升，與此相似，但是現在所處季節發生凍結的可能性為零，可以排除此項原因。

（3）空冷島散熱片內壓力突降。

空冷島散熱片內的壓力突降（即P1突降），導致（P2-P1）的差值迅速增大，會造成凝結水的短時回水不暢。但兩者差值也不會超過50KPa，不會造成凝結水長時間的回水不暢。另外也不會單獨造成6、7、8列得空冷散熱片積水，故可以排除此項原因。

（4）空冷島散熱片內漏真空。

若空冷島散熱片內漏真空，如圖4，則A點所受壓強

P=ρg（h+5）+（P1-P2+P0） （2）

由此可知P>0，即散熱片內漏真空后，空冷島內的凝結水會順利回流，更不會滯留在空冷島上，只是機組的背壓會升高、煤耗會增加、效率會下降，可以排除此項原因。

（5）凝結水回水管漏真空。

若凝結水回水管道上有漏點，吸入空氣造成管道局部壓力升高，導致凝結水上下差壓增大，其自身重力不足以克服該差壓與管道阻力，導致凝結水滯留在空冷島上。以A點位漏點，對A點上下兩側的凝結水回水分別計算，如圖5。

A點下側凝結水所受壓強

P=ρgh1+（P0- P1） （3）

由此可知P>0，即漏點以下的凝結水會順利回流。

A點上側凝結水所受壓強，如圖6。

P=ρg（h+5）+（P1-P0） （4）

若P>0，及ρg（h+5）>P0- P1

而P0=87.6KPa ，故P1>37.6KPa，即在忽略沿程管道阻力、閥門的節流損失的前提下，空冷散熱片上壓力大于37.6KPa，空冷島上的凝結水才會全部回流，而一般情況下，空冷島的背壓不會達到此值，所以漏點以上的凝結水就滯留在空冷島上。

4 結論

通過以上分析可知，凝結水回水管道上出現漏點是本次排汽裝置水位異常的原因，而近期的真空嚴密性試驗結果也證實了空冷系統確有漏點。四號機組真空嚴密性試驗結果顯示：A側背壓256Pa/min，B側背壓280Pa/min，遠高于之前四號機的實驗結果及合格標準。如圖2所示，出現排汽裝置水位持續下降、空冷島6-8列的抽氣溫度和凝結水回水溫度也較其它各列低15-30℃等現象后，迅速降低空冷6-8列風機的頻率至30HZ或20HZ，使空冷6-8列的壓力迅速升高，超過37.6KPa之后，空冷島上滯留的凝結水迅速回流，使排汽裝置的水位迅速回升。而由于漏點的存在，在空冷6-8列的壓力恢復后又會出現這種現象。（由于整個分析過程忽略管道沿程阻力、閥門的節流損失，如果加入管道沿程阻力、閥門的節流損失，則現象會更明顯。而第5列由于沒有閥門的節流損失，故未受影響。）

在低負荷階段、低背壓階段，由于凝結水回水管道內凝結水的充滿度不足，故未受漏空的影響。

經檢修人員就地檢查，在四號機空冷島第5-8列的凝結水回水管道標高約24m處找到一長約400mm的裂紋。處理后，四號機的排汽裝置水位、空冷島抽氣溫度與凝結水回水溫度均回歸正常，再未出現大的偏差與波動，真空嚴密性也達到A側56Pa/min、B側96Pa/min的合格標準。

5 結束語

大容量直接空冷火電機組由于真空系統面龐大、位置比較高，出現嚴密性不合格、真空泄漏事件時，往往不易找出泄漏點。通過上文的闡述，確定了真空系統泄漏點的大體位置。并且檢修人員對其進行了檢查，最終確定了真空泄漏點。這對機組真空系統泄漏現象具有重大作用及意義。

參考文獻

[1]內蒙古岱海發電有限責任公司.汽機專業技術規程[S].

[2]孔瓏.工程流體力學[M].中國電力出版社，1998.

作者簡介：曹建鋒，工程碩士，工程師，內蒙古岱海發電有限責任公司從事運行工作。