凝汽式汽輪機能耗高原因分析及處理

劉存

摘 要：隨著中國特色社會主義經濟改革的不斷深入，中國經濟和人們生活水平也在不斷提高，但是在其快速增長的背后卻是全球能源緊缺、資源枯竭，所以現在國際的能源市場競爭十分激烈。目前國家大力提倡節能降耗，為了響應國家號召，中國無論國企還是私企都十分重視節能降耗工作。凝汽式汽輪機是發電廠最普遍采用的專用發電汽輪機，分析其能耗高的原因并研究其處理方式，對于發電廠節能降耗有著重大的意義。

關鍵詞：凝汽式汽輪機 能耗高 原因 處理方式

中圖分類號：TK68 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（a）-0095-02

在火力發電廠中，汽輪機效率過低一直是遏制發電廠發電經濟性的主要原因，在實際生產過程中由于凝汽式汽輪機的排汽壓力過高而導致汽輪機的整體運作效率偏低，這就需要電廠消耗更多的成本用于增補凝汽式汽輪機所造成的消耗，在影響企業生產設備安全運行的同時使得企業的生產成本升高，進而使整個企業的經濟效益有所降低。所以，我們有必要具體分析凝汽式汽輪機能耗高的原因，進而提出改進辦法提高汽輪機效率，而首先要做的就是了解一下凝汽式汽輪機。

1 凝汽式汽輪機

凝汽式汽輪機，主要由汽輪機本體、凝結水泵、凝汽器和循環水泵等部分組成，是指蒸汽在汽輪機內做功之后進入凝汽器由氣體冷卻成為水，隨后經凝結水泵送回鍋爐。而在這當中，凝汽器起到了至關重要的作用，其主要目的是提高汽輪機的熱效率，這是個運用蒸汽再冷卻成為水的過程中，其體積會大幅度減小，使得剩下的空間變成真空，增大了蒸汽的理想焓。

2 凝汽式汽輪機能耗高原因分析

2.1 凝汽器冷凝管堵塞

凝汽器生產工作的主要組成部分是冷凝管，如果在運行過程中發生冷凝管堵塞，那么就會減少凝汽器的換熱面積，導致冷凝管的冷卻效果下降引起了蒸汽凝結成水的水溫有所升高，熱運動加劇，最終導致汽輪機的排汽壓力上升。而循環水中存在較大雜物是導致冷凝管堵塞的重要原因，當由于冷凝管堵塞引起的汽輪機排汽壓力過大時，就必須使凝汽器工作停止，然后進行檢查。所以工作人員查找汽輪機壓力上升的原因是十分有必要的，我們需要查明凝汽器換熱銅管是否能夠通暢。就該文所調查的凝汽式汽輪機為例，其為雙程管殼凝汽器，汽輪機的排汽壓力過高，為了查明原因，筆者安排操作人員每天早上定時使用手持式點溫儀，對兩組循環進出口管線進行測溫，然后記錄相應的溫度。在經過半個月之后，筆者對數據進行了數據對比分析，發現情況如下：在入口處循環水溫度相同的情況下，做平均分析，在兩組冷凝管其他條件相同的情況下，右邊冷凝管出口比入口溫度高5.1 ℃，左邊冷凝管出口比入口溫度高7.5 ℃。右邊和左邊溫差達到2.4 ℃，在工作人員經過檢修之后，發現左邊的冷凝管遭到部分雜物的堵塞，導致其冷凝效果變低。證明了上述理論。

2.2 凝汽器冷卻系統結垢

凝汽器主要的目的是提高汽輪的熱效率，如果凝汽器系統出現故障不能工作將浪費大量的能源，還會影響汽輪機的安全運行。而在實際的生產過程中凝汽器冷卻系統結垢往往是由于循環水的水質不高造成的，沉積了厚厚的有機或無機垢污，這會減少冷凝管的流通面積，降低冷凝管的整體傳熱效率，從而導致汽輪機的排汽壓力上升。筆者在該次的調研過程中，安排工作人員在循環水的出口和入口處多次測量循環水的水質進行化驗，其部分主要在凝汽器循環水進出管線。該次測量主要是測量鈣離子和鈉離子的含量，因為設備是否結垢的重要指標就是鈣離子和鈉離子的含量，經過測量后發現，出口處的鈣離子和鈉離子的平均值分別達到550 μg/L和480 μg/L，比出口處的鈉鈣離子含量要高50 μg/L（50 μg/L是重要的控制指標），其含量嚴重超標。可以得出凝汽器的冷卻系統發生嚴重的結垢現象，導致冷卻效率變低。

2.3 凝結水溫度高

由凝汽式汽輪機的工業流程可以知道，由于循環作用，凝結水會作為高低壓系統的冷卻水，如果凝結水的溫度高，那么高低壓系統的工作效率會降低導致汽輪機排汽壓力升高，導致汽輪機工作效率降低。該次調研中發現，凝結水溫度最高會達到60 ℃，在經過處理后，其平均溫度還能達到50 ℃，經過查閱廠中的有關文件知道，這要比凝汽器剛安裝到工廠還要高，而整個凝汽器在工作過程中的能源消耗也是有所上升，這就是凝汽式汽輪機能耗高的原因之一。

2.4 循環水量中斷、不足

凝汽器汽輪機使用的循環水是統一由水處理中心供應，屬于公用系統。如果發生循環水量中斷或不足，將直接影響凝汽器汽輪機的冷凝效果。該次調研中，發現如果循環水的供應溫度正常，那么循環水壓和溫度都在控制指標內。

2.5 真空系統密封不嚴

凝汽式汽輪機的一個重要運行指標是真空度，當真空度減低后，會使汽輪機組的排汽溫度升高，增大了能源消耗，增加了運行成本，影響機組安全，其主要體現在凝汽器真空度降低會使排氣缸等部件受熱膨脹，引起因機組變形不均勻引起中心偏移和振動，甚至會引起循環水短路。另外一個是會使汽輪機組的整體負荷減少，為了補充這些損耗，要增加蒸汽流量，導致推力軸承溫度升高甚至燒毀，有時還會達不到生產設計要求。

3 凝汽式汽輪機能耗高問題的處理方式

3.1 凝汽器冷卻系統結垢的處理方式

筆者經過調查分析顯示，針對凝汽器冷卻系統結垢的問題，該文決定采用在線化學清理的方法，其具體方式如下：化學清洗劑的加藥點可以是凝汽器循環水入口的排凝小孔，將化學清洗劑的濃度調為500～1 000 mg/L，主要使用工具為自動加藥泵，在加藥之后，測定循環水出口處的pH值，時間間隔為10 min，pH值控制范圍為2～3，整個化學清洗的過程為6 h左右，在此之間筆者測量了循環水中鈣離子的含量變化。在整個化學清洗完成之后，其效果顯著，凝汽器汽輪機的排汽壓力由清洗之前的35 kPa減到清洗之后的20 kPa。

3.2 針對凝汽器冷凝管堵塞問題的處理對策

經過筆者調查整理相關文獻和調研廠里的文件得知，目前針對凝汽器冷凝管堵塞問題的處理對策有采用循環水反沖洗的方法清理和將凝汽式汽輪機停機清理兩個方法。但是都有各自的缺點，停機處理影響發電廠的正常工作。后者不僅消耗能量多，而且還會存在一定的安全隱患且效果不明。所以現在廠里一般都會長期監視凝汽器的運行狀況，出現問題再去處理，沒有較好的解決方法。

3.3 針對凝結水溫度高的問題處理對策

針對凝結水溫度偏高的問題，筆者經過調查和研究，決定使用兩種方式處理其問題。具體情況如下：第一是將除鹽水采用噴淋的方式在凝汽器外表面對凝結水進行間接降溫，引出除鹽水的部位為凝汽器循環水入口排凝孔。第二是對凝結水進行直接降溫，主要使用凝結水泵出口管線將引出的除鹽水進行直接注入。這兩種辦法的缺點是除鹽水注入量比較少，其噴淋效果有限，對凝結水的溫度降低效果有限。

3.4 針對真空系統密封不嚴問題的處理

針對真空度的問題，主要采用以下幾種方式，如檢查軸加風機運行是否正常、循環水量是否充足、凝汽器水位是否正常、真空泵工作是否正常，通過嚴密性試驗來檢測真空系統、檢測軸封系統壓力調整是否正常，檢查真空泵電機電流等各種情況。

4 結語

隨著電力的不斷發展，作為發電系統重要組成部分的凝汽式汽輪機，其效率低是困擾電廠減低運行成本和節能減耗的一個大問題。該文首先對凝汽式汽輪機做了基本的介紹，然后從凝汽器冷凝管堵塞、凝汽器冷卻系統結垢、凝結水溫度高、凝結水溫度高、真空系統密封不嚴5個方面分析了凝汽式汽輪機能耗高的原因，然后針對性地提出了幾條處理對策，希望能夠對降低凝汽式汽輪機的高耗能問題提供一點解決思路。

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