150 MW汽輪機組真空下降的原因分析及對策

周吉文

【摘 要】文章根據英力特英化熱電150 MW機組運行中的具體情況，對影響機組真空的因素進行分析，結合運行及測得數據，從凝汽器的運行情況、真空的形成、系統漏入空氣的來源、真空系統嚴密性、循環水系統、疏水系統及凝汽器銅管清潔度等方面分析討論汽輪機真空偏低的原因，并進一步提出凝汽器真空的具體建議，并對真空嚴密性作深入研討。

【關鍵詞】汽輪機;凝汽器;真空;嚴密性

【中圖分類號】TK264.14 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）12-0103-02

在火電廠凝汽式機組正常運行的參數中，真空情況的好壞是火電廠安全、經濟、高效運行的重要指標之一。當真空上升1 kPa，機組供電煤耗會下降2.5 kg/kW·h，因此，采取措施提高凝汽器的真空，其節能潛力很大。本廠汽輪機為哈爾濱汽輪機有限責任公司生產的N150/C135—13.24/535/535/0.981型超高壓、雙缸、中間再熱、單軸、雙分流、單抽可調、凝汽式汽輪機。英化熱電150 MW機組自投產后，機組真空偏低，影響機組經濟性，對此，公司通過分析研究和采取相應治理措施解決了機組真空偏低問題。解決真空偏低問題主要從提高真空系統的嚴密性、優化汽輪機本體疏水系統、減少進入凝汽器的漏氣量、嚴格控制汽水品質、保持凝汽的清潔程度等方面入手。

1 影響凝汽器真空的因素分析

凝汽器的冷卻效果與換熱管的型式、布置方式、汽輪機排汽量，漏入的不凝結氣體有關，凝汽器排汽溫度越高，排汽壓力越高，真空值越低。凝汽器傳熱端差δt為凝汽器內蒸汽凝結溫度ts與冷卻水出口處溫度tw2之差，即δt=ts-tw2。所以主凝結區的蒸汽凝結溫度為ts=tw1+δt+δt。冷卻水入口溫度tw1主要取決于電廠所在地的氣候和季節。冬季tw1低，ts也低，真空高;夏季tw1高，ts也高，真空低。用冷水塔時，tw1還取決于冷水塔的冷卻效果。冷卻水溫升幅δt與循環倍率m有關。m越大，δt越小，真空越高。但m越大時，循環水泵及電動機容量越大，循環水管越粗，末級葉片因排汽比容增大而增長，電廠投資增加，故設計時應選擇恰當的m值，一般m為50～120。凝汽器傳熱端差δt主要受傳熱系數k的影響。k越大δt越小，ts越小，真空越高，且影響k的因素，都將影響δt，從而都將影響ts與pc。

循環水冷卻水量、冷卻水溫、抽汽系統運行狀況及能力等，在設計制造環節中已確定，而循環水溫則受氣候和環境因素影響，管道結垢、漏空氣、循環水量則受安裝運行的影響。真空問題是一個較復雜的問題，即使避開設計、制造原因，它與運行調整和檢修維護也有直接關系。下面我們就熱力疏水系統、凝汽器清潔度及真空系統嚴密性對真空的影響進行分析。

1.1 熱力疏水系統

英化熱電機組的主再熱蒸汽、汽機本體疏水管及各段抽汽管路的疏水管按壓力高低不同分別進入高低壓疏水擴容器，經擴容降壓后進入凝汽器內。正常運行中管道疏水閥泄漏，雖然經擴容器減溫減壓后才排入凝汽器，但也增加了凝汽器的熱負荷。如果擴容器壓力調整不好，有可能使空氣漏入凝汽器，其放熱造成凝汽器熱負荷增加，真空降低。

解決辦法：加強對回熱抽汽系統的運行監視和對疏水閥檢修維護，減少泄漏量。軸封間隙要調整適當，運行時加強對軸封壓力的調整，要做好回熱抽汽系統所有閥門的裝前檢修工作，盡量使機組按設計要求運行。完善、改進熱力疏水系統，減少疏水擴容器連接排放點。運行人員加強對疏水擴容器的檢查，使之保持一定的壓力，避免壓力高時漏入凝汽器的蒸汽量增加，壓力低時空氣漏入凝汽器。通過對上述系統的查漏，消除漏點后機組真空提高了1 kPa。

1.2 凝汽器銅管清潔度

凝汽器是由許多銅管組成的管式熱交換器，銅管內流過冷卻水，管外流過汽輪機排汽，由于冷卻水污染變臟不可避免，因此凝汽器冷卻面臟污是凝汽設備工作惡化、換熱效率降低導致真空降低的最常見原因。

英化熱電廠循環水采用閉式循環，使水中的泥沙、有機物及雜物成了外部主要的污染源。因此，采用凝汽器膠球清洗裝置是非常重要的。我廠機組膠球系統因設備原因，長期不能正常投運，造成凝汽器無法在運行中清洗，嚴重影響機組安全、經濟運行。經過檢查確認，膠球系統存在膠球收球網網板松動、網板關不到位、網板積存雜物等問題，造成膠球無法正常運行。根據存在的問題，在機組小修時進行檢修處理，從而實現系統的正常自動運行。膠球收球率在95%以上，凝汽器在線清洗效果良好，達到了優良，提高了機組運行的經濟性。

1.3 真空系統漏氣量的影響

機組真空系統涉及循環水系統、軸封系統、疏水系統、凝結水系統、抽真空系統，系統范圍大，若真空系統漏入不凝結氣體，抽真空排氣設備不能有效將氣體從真空系統中抽出，不凝結氣體會在凝汽器換熱管表面形成氣阻，增大熱阻，造成凝汽器冷卻效果大大降低，影響機組真空度降低，增加了機組能耗。因此，為了監視真空系統的嚴密情況，凝汽器在運行中一般每月要進行1次真空降落的嚴密性實驗。我廠機組投運后，#1、#2機的真空嚴密性試驗始終不合格。#1、#2機凝汽器中的凝結水含氧量始終高，說明通往凝汽器的各疏水管、補水管、排汽管等真空系統有可能存在漏空氣。真空系統嚴密性可以從質和量兩個方面確定。嚴密性在質方面可以通過在機組運行時停運真空泵，計算真空泵停運期間真空每分鐘下降的速率，通過真空下降速率衡量真空系統的嚴密性。在凝汽器冷卻條件不變的條件下，真空下降的速率與漏入真空系統的不凝結氣體量成線性關系，對于150 MW以上汽輪機組，真空下降速率在0.27 kPa/min以下，則認為嚴密性優，下降速率在0.27～0.4 kPa/min為合格，下降速率大于0.4 kPa/min則為不合格。從量的方面衡量機組真空系統的嚴密性，以從真空泵出口的空氣量進行計量較為準確，計量試驗時，機組負荷應該穩定運行在60%以上。根據電力工業技術法規對真空嚴密性標準試驗的規定，在進行真空嚴密時應關閉抽氣器的空氣門，80%～100%負荷下在3～5 min內真空下降的速度不大于0.4 kPa/min。

通過機組大修，停機后我們對凝汽器真空系統進行灌水查漏，找到的漏空氣點為高排逆止門前、后疏水管道不嚴密漏空氣，以及低壓疏水擴容器壓力表頭漏空氣等。消除漏點后，在機組啟動后進行機組真空嚴密性試驗，試驗結果為0.17 kPa/min，大大提高了機組經濟效益。

2 真空下降的解決對策

在發電廠的經濟運行過程中，汽輪機組的真空是影響機組經濟運行的主要指標，根據熱力性能試驗結果，真空每降低1 kPa，機組減少出力2 MW左右，汽輪機的熱耗率增加0.8%，機組的供電煤耗升高2.7 kg/kW·h，真空下降還將影響汽輪機的安全性。由于影響真空因素很多，只有通過實際運行和綜合性能試驗，才能找到解決問題的辦法。筆者對如何提高150 MW火電機組真空提出以下建議。

（1）認真仔細地搞好汽輪組真空系統嚴密性，從安裝到大修，步步到位。對運行中處于負壓狀態的管道上連接閥蘭及盤根密封處均采用成型的石墨墊，安裝前與真空相關的所有閥門應認真解體檢查是否密封合格，與凝汽器相連的汽水管道、喉部連接部分、伸縮節應重點檢查。

（2）提高凝汽器清潔度及蒸汽品質。特別要加強對凝汽器膠球清洗裝置的運行管理和檢修維護，提高膠球的投運率和收球率，加強循環水排污和化驗分析工作，定時清理濾網，清除雜物和污垢。

（3）根據凝汽器面積對循環水泵、循環水系統、循環水量等進行系統分析，避免產生冷卻水量不足的弊端，定時檢查、治理冷卻塔的噴淋裝置，提高冷卻效率。

（4）加強對抽汽回熱系統的運行監視和檢修維護，軸封間隙要調整適當，運行時加強對軸封壓力的調整，回熱抽氣系統的所有閥門要做好裝前檢修工作，消除只注重外漏而忽略內漏的思想意識，使回熱抽汽系統在最佳狀態下運行。

（5）加強對凝汽器運行參數分析，使凝汽器處于最佳運行狀態。

（6）提高運行人員操作水平，避免因運行員操作失誤而造成真空下降。

3 結語

凝汽器真空是影響機組效率的重要指標之一，影響機組真空的原因有安裝方面的問題、循環水量的影響、熱力疏水系統的泄露問題、凝汽器的清潔程度及真空系統的嚴密性等。在實際生產過程中，結合機組檢修和系統改造，以及在機組運行情況分析的基礎上，可以從循環水系統的變方式運行、提高機組真空嚴密性、優化汽輪機的本體疏水方式、降低漏入凝汽器的不凝結氣體和蒸汽量、提高循環水質、嚴格控制汽水品質、保持凝汽的清潔程度等方面，提高機組真空度。

參 考 文 獻

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