300MW間接空冷機組給水泵汽輪機凝汽器改造分析

摘 要：本文對300MW間接空冷機組給水泵汽輪機凝汽器改造進行了分析，闡述了凝汽器改造的必要性，并從技術角度進行了可行性分析，同時簡述改造技術路線。

關鍵詞：凝汽器；給水泵汽輪機；分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.05.151

0 前言

本次是在2×300MW亞臨界機組上改造，其給水泵布置采用1×100%汽動給水泵+1×25%電動定速給水泵方式，給水泵汽輪機（小機）和主機共用一臺凝汽器，即小機乏汽排入主機凝汽器中。

1 改造的必要性

凝汽器作為一個重要的汽輪機組輔機，是影響火力發電機組安全經濟運行的一個重要因素，因此如何有效的提高凝汽器的工作效率，是提高汽輪機組工作效率的關鍵問題，保持凝汽器良好運行工況，保證達到最有利的真空是電廠節能的重要內容。

目前冷卻系統采用表凝式間接空冷系統，兩機一臺即良臺機組公用一座間接空冷塔，在夏季高溫季節，環境溫度對機組真空影響較大，給水泵汽輪機乏汽排入主凝汽器，增加了凝汽器的熱負荷，使機組真空降低，影響機組運行經濟性，已經不能滿足國家政策要求。從可節能降耗角度分析，降低煤耗對于企業的長期發展和生存有重要意義，因此發電廠實給水泵汽輪機凝汽器改造是十分必要的。

2 項目的可行性

空冷機組汽輪機的冷卻系統（凝汽器系統）有兩種布置方式，一種布置方式為給水泵汽輪機和主機共用一臺凝汽器，給水泵汽輪機做功后的乏汽直接排入主機凝汽器，共同冷卻，主機真空和給水泵汽輪機具有相同的真空值。另一種布置方式，給水泵汽輪機和主機凝汽器（排汽系統）分開布置，給水泵汽輪機采用單獨的凝結水系統，布置凝汽器、循環水泵和凝結水泵，循環水冷卻采用機力通風塔。

單獨設置給水泵凝汽器，減輕了主機凝汽器的熱負荷，等同于一部分乏汽分流至給水泵汽輪機凝汽器，也可以提高機組運行的真空。

3 從理論情況來分析

機組正常運行中，汽輪機排汽進入凝汽器，受到冷卻介質（循環水）的冷卻而凝結成水，蒸汽凝結成水后，其體積成千上萬倍的縮小，原來由蒸汽充滿的容器空間就形成了真空，在理想工況下，只要進入凝汽器的冷卻介質不中斷，則凝汽器內的真空便可維持在一定水平上，但實際上，汽輪機組排汽總帶有一些不可凝結的氣體，處于高度真空狀態下的凝汽器和其他設備也不可能做到完全封閉，總有一些空氣通過不嚴密處漏入真空系統中，這些氣體的存在，影響凝汽器的傳熱，使凝汽器的端差增大，進而影響凝汽器的真空。

通過對凝汽器換熱過程及真空形成原因分析，凝汽器真空主要有以下幾種影響因素：

1）凝汽器冷卻水量不足或中斷；2）凝汽器換熱面積不足，排入凝汽器內的熱量不能及時帶走；3）真空系統泄漏；4） 真空泵系統工作失常； 5）軸封系統工作失常；6）凝汽器水位控制失常，凝汽器滿水。

4 凝汽器改造的技術可行性分析

為使夏季主機凝汽器真空得到改善，有以下兩種方案：

方案一：新增加 1 臺給水泵汽輪機凝汽器，安裝在主機凝汽器北側，將小機排汽單獨排入新增凝汽器，有效降低了主機凝汽器的熱負荷。循環水冷卻采用機力通風塔，兩臺機組共用，并增加 2 臺真空泵，便于維持新增凝汽器的真空度。

方案二：新增 1 臺冷卻面積較大的凝汽器，用于給水泵汽輪機的排汽和部分主機排汽，為使主機凝汽器和新增凝汽器能安全穩定的運行，新增 2 臺真空泵，用于維持新增凝汽器的真空度。

5 凝汽器換熱面積的確定

從凝汽器傳熱學角度來分析：蒸汽凝結放熱 Q1=凝汽器熱量傳遞 Q2=冷卻水吸收熱量 Q3。

Q1=（hc-hc1） Gc ；Q2=KF △tm；Q3=cm （tw2-tw1）。

注：hc---排汽焓（KJ/KG）；hc1---凝結水焓（KJ/KG）；Gc---排汽量（KJ/s）；△tm---對數平均溫度（℃）；K---換熱系數；F---傳熱面積（m2） ；C---比熱容（ KJ/（Kg. ℃） ）；m---質量流量（kg/s） ；tw1---冷卻水進口溫度（℃） ；tw2---冷卻水出口溫度（℃）。

6 機組的主要熱力工況

汽機在調節閥全開，額定的主蒸汽參數及再熱蒸汽溫度、回熱蒸汽系統及啟動給水泵正常投運、背壓14kPa，補給水率為0%，進汽量不小于105%的銘牌工況進汽量，此工況稱為閥門全開工況（VWO工況）。

汽機在額定的主蒸汽參數及再熱蒸汽溫度、進汽量為VWO工況進汽量、汽動給水泵正常投運、背壓14kPa，補給水率為0%，采暖抽汽壓力為0.4MPa，采暖抽氣量為550t/h，100%回水按104℃補入除氧器，此工況稱為最大采暖抽汽工況。

7 凝汽器設計原則

本凝汽器按汽輪機 VWO 工況設計，當循環水進口溫度 38℃，循環倍率為 50時，凝汽器壓力的設計值為14kPa（a）；凝汽器具有在夏季工況和循環水進口溫度 55.5℃下連續運行能力，保證除氧要求，能滿足汽輪機各種工況安全運行的要求。本凝汽器為單殼體，對分雙流程，表面式，安裝時呈橫向布置。接頸由鋼板焊接而成，其內部采用鋼管交錯支撐，以承受內外壓差，保證接頸的整體強度和鋼度，側板上設有人孔，當檢修時，人能十分方便進入接頸檢查殼體和管束。在接頸上設置一只 100%給水泵汽輪機的排汽接管（即小汽輪機排汽接管）和汽輪機旁路系統的減溫減壓裝置（多級膨脹式一次噴水降溫結構）。

8 結論

本次改造后，既能減小主機凝汽器熱負荷，降低循環水水溫度，還可以降低機組背壓，提高機組的經濟性。

作者簡介：邱寅晨（1990-），男，河北保定人，本科，助理工程師，研究方向：電氣工程及其自動化。