淺談火力發(fā)電廠影響汽機(jī)凝汽器真空度的因素及處理措施

趙芝秀

（貴州黔桂發(fā)電有限責(zé)任公司 貴州盤縣 553531）

淺談火力發(fā)電廠影響汽機(jī)凝汽器真空度的因素及處理措施

趙芝秀

（貴州黔桂發(fā)電有限責(zé)任公司 貴州盤縣 553531）

針對火力發(fā)電廠汽輪機(jī)凝汽器內(nèi)存在空氣的問題，本文就汽輪機(jī)凝汽器真空度作用進(jìn)行了簡要闡述。此外，還列舉了影響汽機(jī)凝汽器真空度變化的主要因素，并就這些問題分析了解決的措施。具體內(nèi)容有：凝汽器真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性、冷卻水的溫度升高以及汽側(cè)凝結(jié)膜的厚度。結(jié)論是：要想控制汽機(jī)凝汽器的真空度，需要從降低冷卻水的溫度、減少凝結(jié)水膜厚度等方面入手。

火力發(fā)電廠；汽輪機(jī)凝汽器；凝結(jié)水膜厚度

在21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)全球化的今天，我國各領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)的發(fā)展得到了不小的進(jìn)步。對于電力行業(yè)火力發(fā)電廠的汽輪機(jī)凝汽器設(shè)備來說，控制其真空度的嚴(yán)密性是相關(guān)人員研究的主要課題。本文就汽輪機(jī)在運(yùn)行過程中影響凝汽器真空度的因素進(jìn)行了分析闡述，并提出了一系列的解決措施。具體內(nèi)容包括：提高凝汽器真空度嚴(yán)密性、降低冷卻水的溫度以及減少凝結(jié)水膜厚度。其目的是為行業(yè)相關(guān)人員提供一些理論依據(jù)。

1 汽機(jī)凝汽器真空度概述

凝汽器是火力發(fā)電廠的汽輪機(jī)組中重要的部分，其實(shí)是電廠熱力循環(huán)系統(tǒng)中起決定性作用的關(guān)鍵設(shè)備。汽機(jī)凝汽器的主要功能是冷卻電廠汽輪機(jī)的排汽將其凝結(jié)成水，這就使得汽輪機(jī)的排汽過程形成了低背壓。在火力發(fā)電廠的汽輪機(jī)組中建立起高度真空后，就能夠在最大程度上實(shí)現(xiàn)蒸汽能的做功。凝汽器的真空度是顯示凝汽器工作特性的重要指標(biāo)，同時(shí)也是影響火力發(fā)電廠汽輪機(jī)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵因素。其中凝汽器功能的實(shí)現(xiàn)是建立在真空抽氣操作的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，具體來說，在49kPa的條件下，單位質(zhì)量的蒸汽與水體積比要控制在2800左右。就目前來說，火力發(fā)電廠的汽輪機(jī)運(yùn)行普遍存在凝汽器真空度低的問題。而真空度的降低會使電廠汽輪機(jī)組的運(yùn)行有效性呈焓降減少，這就會在很大程度上影響其具體出力的情況和機(jī)組設(shè)備具體運(yùn)行的安全性。由以上內(nèi)容可以看出，凝汽器真空度對火力發(fā)電廠運(yùn)行的重要性。下面就對影響汽輪機(jī)凝汽器真空度的因素以及與之對應(yīng)的處理措施進(jìn)行探討。

2 影響汽機(jī)凝汽器真空度的主要因素

2.1 凝汽器真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性

火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組真空系統(tǒng)的嚴(yán)密性出現(xiàn)了問題，就會導(dǎo)致凝汽器的真空度下降。在我國電力系統(tǒng)規(guī)定，當(dāng)采用的汽輪機(jī)功率不小于100MW時(shí)，其真空度下降的速度要控制在400pa/min。而所采用的汽輪機(jī)功率小于10MW時(shí)，其真空度的下降速度則要控制在600pa/min。然而，現(xiàn)階段隨著我國市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)程的不斷加快，越來越多的新型汽輪機(jī)組投入了使用，這就為控制其真空度的嚴(yán)密性技術(shù)提出了新的要求。汽輪機(jī)組真空度發(fā)生嚴(yán)密性降低問題的主要體現(xiàn)在，凝汽器汽側(cè)內(nèi)的存有空氣以及蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)時(shí)帶來的空氣。凝汽器汽側(cè)內(nèi)的空氣所產(chǎn)生的影響是提高了排汽凝結(jié)水中的含量，這就會使得汽輪機(jī)設(shè)備發(fā)生腐蝕，進(jìn)而增加了除氧器的負(fù)擔(dān)。

對于汽輪機(jī)的傳熱端差來說，傳熱阻力的增加會使得真空度下降，從而對設(shè)備運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生影響。此外，空氣的出現(xiàn)還會提高凝結(jié)水的過冷度和抽氣設(shè)備的工作量。

2.2 冷卻水的溫度升高

汽輪機(jī)冷卻水的溫度是直接影響真空度變化的主要因素，而造成冷卻水溫度發(fā)生變化的因素有三方面，分別是凝汽器內(nèi)的熱負(fù)荷、冷卻水流量以及總體傳熱系數(shù)。以上三方面因素發(fā)生變化都會引起汽輪機(jī)冷卻水溫度的升高，進(jìn)而導(dǎo)致凝汽器真空度的降低。此外，汽輪機(jī)冷卻水的初溫也是影響凝汽器真空度下降的原因，如圖1所示，為兩者之間的關(guān)系圖。由圖可知，當(dāng)冷卻水流量不變時(shí)，凝汽器真空度是隨著冷卻水初溫的升高而降低的。如果汽輪機(jī)內(nèi)冷卻水量較少的情況下，冷卻水初溫的升高對凝汽器真空度的影響將會更大。

2.3 汽側(cè)凝結(jié)膜的厚度

火力發(fā)電廠汽輪機(jī)組的表面式凝汽器所采用的凝結(jié)換熱結(jié)構(gòu)，是按照膜狀凝結(jié)設(shè)計(jì)而制造出來的。當(dāng)汽輪機(jī)蒸汽遇到的溫度較低時(shí)，其管壁就會發(fā)生排汽潛熱進(jìn)而凝結(jié)成水。凝結(jié)成的水并不會馬上離開汽輪機(jī)蒸汽管壁，而是會吸附在換熱管的表面進(jìn)而在其中形成一層水膜。當(dāng)蒸汽與管壁進(jìn)行換熱的過程中先要與水膜進(jìn)行換熱，這一問題只有通過對水膜進(jìn)行熱傳導(dǎo)才能發(fā)現(xiàn)。因而，在汽輪機(jī)凝汽器傳熱的過程中，還額外增加了管壁水膜的導(dǎo)熱熱阻過程，這就使得管壁外側(cè)凝結(jié)水的放熱和總傳熱程度下降。而且管壁水膜越厚，對汽輪機(jī)的傳熱系數(shù)影響就越大。要想降低或者是消除這部分導(dǎo)熱熱阻，必須從水膜厚度上入手來進(jìn)行改進(jìn)。

圖1 冷卻水初溫與凝汽器真空度之間的變化關(guān)系圖

3 解決汽機(jī)凝汽器真空度變化問題的措施

3.1 提高凝汽器真空度嚴(yán)密性

在火力發(fā)電廠的晚間停機(jī)期間，設(shè)備維護(hù)人員要定期的對汽輪機(jī)喉部以下凝汽器汽側(cè)和真空系統(tǒng)進(jìn)行灌水檢漏。這是消除管道接頭、喉部、凝結(jié)水泵軸端密封裝置以及水位計(jì)連通接頭處漏氣點(diǎn)的必要工作內(nèi)容。此外，還要檢查和清理汽輪機(jī)抽氣器的噴嘴以保證其進(jìn)行抽氣的工作效率。提高凝汽器真空度的嚴(yán)密性，還要根據(jù)設(shè)備運(yùn)行的負(fù)荷變化來調(diào)整汽輪機(jī)軸封蒸汽的壓力。對于汽輪機(jī)負(fù)壓系統(tǒng)的閥門裝置也要經(jīng)常進(jìn)行檢查，而且還要對射汽抽氣器的運(yùn)行過程進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，這是保障設(shè)備法蘭處不出現(xiàn)松動問題的有效措施。

3.2 降低冷卻水的溫度

相關(guān)研究表明，凝汽器冷卻水溫的降低，會從凝汽器中帶走大量的熱量。具體來說，當(dāng)冷卻水溫度下降5℃時(shí)，汽機(jī)凝汽器的真空度就會提高約1％。要想實(shí)現(xiàn)提高凝汽器真空度，必須對冷卻塔的工作情況進(jìn)行控制。具體控制措施為，使冷卻塔型號與進(jìn)水量相匹配、通過逆流熱的方式來交換冷卻塔中的水流和空氣。當(dāng)冷卻塔中的循環(huán)水量低于其銘牌參數(shù)時(shí)，可以通過風(fēng)扇的停開對冷水塔的出水溫度進(jìn)行控制。由于凝汽器中冷卻水的蒸發(fā)和飛散損失較大，補(bǔ)充冷卻水是冷卻塔降低溫度的有效保證。此過程為：定時(shí)定期的檢查冷卻塔內(nèi)分配管的運(yùn)行情況，主要就是看其在旋轉(zhuǎn)過程中出水是否順暢以及填料層存在泥垢等。上述內(nèi)容都是控制冷卻水分布均勻性，進(jìn)而影響冷卻水散熱程度的有效措施。此外，火力發(fā)電廠每年清洗填料的工作可將凝汽器的真空度變化恢復(fù)到2～3％。

3.3 減少凝結(jié)水膜厚度

就目前來說，對凝結(jié)水膜厚度進(jìn)行控制的有效措施是利用高熱流凝結(jié)管技術(shù)。高熱流凝結(jié)管技術(shù)具體來說，就是指一種具有特殊凝結(jié)表面的傳熱管。其特殊性就在于，管的表面液滴容易滴出，而且又非常便于排除液滴。火力發(fā)電廠所采用的高熱流凝結(jié)管大多數(shù)是螺紋槽型的，其不論是在管內(nèi)還是管外都具有節(jié)距較大的特點(diǎn)。這樣一來，就能在強(qiáng)化管外側(cè)蒸汽傳熱的同時(shí)，還能夠加快管內(nèi)的蒸汽傳熱。在螺紋槽管內(nèi)凝結(jié)成水的過程中，蒸汽的凝液就易于向管內(nèi)、外表面的螺紋槽內(nèi)流淌。這就使螺紋槽之間管表面的凝結(jié)水膜厚度減薄，從而實(shí)現(xiàn)提高蒸汽側(cè)的換熱系數(shù)。在這種條件下，螺紋槽管的總傳熱系數(shù)要比普通光管的總傳熱系數(shù)要高出40％。值得注意的是，螺紋槽管的特殊結(jié)構(gòu)容易被凝汽器內(nèi)的循環(huán)水污穢結(jié)垢。因而，應(yīng)及時(shí)的對其進(jìn)行清洗，只有這樣才不會對循環(huán)水流動增加阻力。

4 結(jié)束語

綜上所述，使火力發(fā)電廠汽輪機(jī)凝汽器真空度發(fā)生變化的原因是復(fù)雜而影響深遠(yuǎn)的。因而，在汽輪機(jī)組出現(xiàn)真空度下降問候后，應(yīng)立即對其發(fā)生的原因進(jìn)行分析調(diào)查，并采取行之有效的解決措施。只有這樣才能使火力發(fā)電廠真正的發(fā)揮出節(jié)約能源消耗的作用。

[1]龔人杰.火力發(fā)電廠凝汽器真空低的原因分析及措施[J].科協(xié)論壇（下半月），2009，09：50.

[2]李 興.火力發(fā)電廠凝汽器化學(xué)清洗技術(shù)[J].清洗世界，2015，06：32～36.

[3]張浩，王建建，于宗，張新磊.凝汽器真空低的影響因素及改善[J].電力科技與環(huán)保，2013，02：56～58.

TK264.1

A

1004-7344（2016）02-0075-02

2015-12-28

趙芝秀（1977-），女，漢族，貴州遵義人，助理工程師，大專，主要從事工作和研究方向是火力發(fā)電廠汽輪機(jī)檢修方面。