C15—3.43汽輪機凝汽器真空低的原因分析及改進措施

摘要：本文對C15-3.43汽輪機在運行中真空低的原因進行分析，并提出了解決措施。

關鍵詞：汽輪機;真空;分析;措施

前言

汽輪機是利用蒸汽的熱能轉換成汽輪機轉子旋轉的動能從而帶動發電機轉子旋轉的原動機。蒸汽在汽輪機內完工后排往凝汽器，并凝結成水重新送回鍋爐作為給水使用。凝汽器內的真空度的高低直接影響到機組的安全性和經濟性。

1.汽輪機在運行中有關凝汽器真空的原理簡介

1.1汽輪機在運行中凝汽器形成真空的原理

汽輪機在正常運行中，凝汽器內的真空的形成是由于汽輪機排汽在凝汽器內驟然凝結成水時，其比容急劇縮小而形成的。由于汽輪機排汽中含有少量的不凝結氣體，凝汽器本身及其連接系統也存在漏氣處，有部分空氣漏人凝汽器內，所以須用抽氣器將氣體連續不斷地從凝汽器中抽出，以維持凝汽器在真空下連續運行。

1.2凝結器的真空形成和維持必須具備的條件：

（1）凝汽器銅管必須通過一定的冷卻水量;

（2）凝結水泵必須不斷地把凝結水抽走，避免水位升高，影響蒸汽的凝結;

（3）抽汽器必須把漏入的空氣和排汽中的其它氣體抽走。

1.3凝汽器真空低的危害

（1）使排汽壓力升高，可用焓降減小，不經濟，同時機組出力有所降低;

（2）排汽溫度升高，可能使凝汽器銅管松弛，破壞嚴密性;

（3）排汽溫度升高，使排汽缸及軸承座受熱膨脹，引起中心變化，產生振動;

（4）汽輪機軸向位移增加，造成推力軸承過載而磨損;

2.C15-3.43汽輪機真空系統簡介

韶鋼能環部發電分廠CDQ作業區有兩臺C15-3.43汽輪發電機。其額定工況下凝汽器設計真空為-91.3KPa。其真空系統主要是由凝汽器、射水泵、射水抽氣器、凝結水泵、循環水泵、冷卻塔等組成。當汽輪機的排汽進入凝汽器的汽側空間，被銅管內的循環水帶走熱量，排汽被凝結成水，被凝結水泵升壓帶走，不凝結氣體被抽氣器抽走。帶著排汽熱量的循環水排往冷卻塔，冷卻后再通過循環水泵送往凝汽器循環使用。

3.C15-3.43汽輪機在運行中真空低的原因

CDQ作業區兩臺C15-3.43汽輪發電機分別于2008年11月及2009年2月投產，隨著機組運行時間的加長，真空逐漸惡化，至2011年夏季，真空最低達到-83KPa，嚴重運行汽輪機的正常運行。通過分析，這兩臺機組在運行中凝汽器真空低的主要原因為：凝汽器銅管結垢，影響熱交換，從而影響真空;冷卻塔設計不合理，限制了循環水流量，減少循環倍率，影響真空。

3.1凝汽器銅管結垢

CDQ發電作業區的循環水采用閉式循環，在運行中損耗的水量由工業水補充。循環水系統在運行中連續加入阻垢劑和定期加入細菌滅藻劑。凝汽器管內壁污垢可以分為兩大類：水垢和粘泥垢。一般污垢的導熱系數都很小，例如厚度僅為0.2mm的鈣鹽垢，就會使純凈蒸汽凝結傳熱系數降低20%，所以當凝汽器銅管表面結垢時，將嚴重削弱凝汽器的換熱能力，在冷卻水量不變的情況下，凝汽器真空將會緩慢降低，影響機組出力，降低機組熱效率。

3.2冷卻塔設計不合理

CDQ冷卻塔運行中主要存在以下問題：

（1）由于循環水量不足，在夏季循環水溫和環境溫度較高時，影響汽輪機真空、負荷，增加機組運行汽耗。在焦化廠兩臺干熄焦鍋爐額定工況產汽不抽汽工況下，CDQ兩臺汽輪發電機組的運行負荷應為28MW/h左右，真空在-90—-92KPa左右;由于冷卻塔的循環水量不足導致冷卻效果較差。夏季僅能帶到22-23MW/h，真空為-83KPa。

（2）布水管漏水且爆管、噴頭脫落時有發生，導致部分循環水溢流，經常需壓產檢修。由于循環水冷卻后的水溫達不到要求，只能靠提高循環水壓力，加快循環水的流速來彌補，加快汽機排汽的凝結。因而循環水布水管及噴頭長期處于較高的壓力上限工作狀況運行，便經常出現布水管爆管、噴頭脫落的情況，使循環水的冷卻工作陷入一個惡性循環，給設備長期穩定運行造成影響。

（3）由于冷卻塔的設計問題，冷卻塔的冷卻風機與布水管之間只間隔一層收水器，且原冷卻塔為中空式噴霧冷卻塔，冷卻塔中間沒有填料，縮短水汽在冷卻塔中間的換熱時間，循環水完全就是依靠風機葉片轉動產生的風力冷卻，循環水冷卻效果較差。

4.改進措施

4.1循環水系統進行化學清洗

由專業隊伍提出化學清洗方案，通過以下流程對循環水系統進行化學清洗：

水沖洗 ? ? 降低水位 ? ? 加殺菌剝離劑（運行8h） 換水 緩蝕處理（運行0.5h）

加清洗除垢劑（運行6h） 置換水 ? ? ?加堿中和（運行1h） ? ? 換水

清洗后的效果檢查：經過化學清洗后，兩臺汽輪機的真空度從-83KPa上升到-88KPa，汽輪機的汽耗率下降，在干熄焦系統滿負荷生產的同等工況下，兩臺汽輪機可多帶負荷大約1500KW.h。

4.2冷卻塔改造

（1）由中空式噴霧冷卻塔改為逆流式填料冷卻塔;增加了冷卻塔中間的填料，延長水汽在冷卻塔中間的換熱時間，同時將布水管進塔管口標高由10.4m提高到標高16.2m處;增強冷卻效果。

（2）增大布水管直徑和增加噴頭數量，將進塔三個分管管徑由DN450增大到DN500，增加配水管道數量，由原來10根DN250的配水管增加到20根DN250的配水管，增大流量，從而降低出水溫度。

（3）針對布水管爆管及噴頭脫落造成泄露現象，將布水管更換為玻璃鋼管（內嵌鋼圈）;布水管連接部分采用法蘭連接，連接螺栓采用不銹鋼螺栓，墊片采用金屬纏繞墊;噴頭更換為大三濺噴頭，噴頭與布水管連接采用法蘭連接，連接螺栓采用不銹鋼螺栓，墊片采用金屬纏繞墊。從而避免出現布水管爆管、噴頭脫落的情況。

改造后的效果檢查：經改造后在夏季環境溫度最高時冷卻塔出水溫度<32℃;兩臺汽輪機真空度-92KPa，從而大大降低了汽機的汽耗率，提高了經濟效益。

5.結語

CDQ作業區兩臺C15-3.43汽輪發電機凝汽器真空在經過對循環水系統進行化學清洗以及冷卻塔改造后，在夏季環境溫度最高時冷卻塔出水溫度<32℃;兩臺汽輪機真空度-92KPa，解決了長期困擾的難題，保證了汽輪機設備的安全穩定運行，且大大降低了汽機的汽耗率，提高了經濟效益。

參考文獻：

[1]孟鐵錟，尹煉，張菊珍等.汽輪機運行.北京：中國電力出版社，1995：198

作者簡介：

蔡奕娜（1972.2—），女，廣東汕頭人，大專，助理工程師，機械及汽輪機、高爐鼓風機運行。