凝結器真空提高分析與實例

馬洪榮 李娜 張月雷

摘 要：本文從降低凝結器端差、提高真空嚴密性和軸封系統優化入手，對某火力發電廠#1機組凝結器真空進行分析，提出了提高真空的方案。

關鍵詞：凝結器；真空；經濟性

一、提高凝結器真空的經濟性及現狀

凝結器真空降低不僅會造成汽輪機內有效焓降減小，效率降低，而且還會導致排汽缸變形和振動。若空氣大量進入凝結器也會導致凝結水含氧量不合格，腐蝕鍋爐、汽輪機設備。對220MW機組來說，真空每下降1KPa，機組的熱耗將增加70kJ/kW，熱效率降低1.1%，發電煤耗增加3.189g/kWh。因此，分析真空系統存在的問題，提高凝結器性能，維持機組經濟真空運行，直接影響到整個汽輪機組的熱經濟性。

某火力發電廠#1、#2機組均為220MW純凝機組，其中#1機組真空偏低，從運行調整看有較大提升空間，凝結器端差、真空嚴密性、軸封系統這幾個影響#1機真空的因素是運行過程中可調可控的因素，下面將從這幾個方面入手展開分析，提出優化運行方案，來提高真空，其中部分方案已經實施并取得成效。

二、提高凝結器真空的方案

凝結器的傳熱端差是指凝結器排汽溫度與循環水出口溫度的差值。端差值的變化標志著凝結器運行狀況的好壞，運行中端差值越小，則運行情況越好.機組的熱效率越高。凝結器在不同工況下的傳熱端差，可由傳熱方程求得：

可見，傳熱端差與、、有關，但對#1機來說、不易在運行中改變，因此傳熱系數是影響傳熱端差的主要因素。凡影響傳熱系數的因素，都將影響傳熱端差，從而影響真空。其中，凝結器鋼管臟污、真空系統不嚴密及軸封系統調整不當都會使凝結器傳熱系數降低，要提高真空，需從以上兩個方面分析。

（1）優化冬季膠球清洗，降低凝結器端差

由膠球工作原理可知，濕膠球直徑較凝結器鋼管內徑大l～2mm，膠球在循環水進出口壓差的作用下進入鋼管，在鋼管中呈卵形，膠球經過冷凝管時，把冷凝管的內表面擦洗一次，這就是凝結器冷卻面清洗的原理。在冬季單循環水泵運行，且是低速泵運行時，循環水入出口壓差為0.04MPa（入口壓力0.12MPa，出口0.08MPa），遠遠小于夏季雙高速循環水泵運行時的壓差0.08MPa（循環水入口壓力2.0MPa，出口1.2MPa）。循環水流速低，流量小，不能為膠球提供足夠的動力，造成膠球堵塞在凝結器鋼管內，無法完成清洗工作，雖然在開啟雙泵進行收球時的收球率并不低，但實際的清洗效果并不理想。凝結器鋼管臟污越來越嚴重，端差持續增大，凝結器換熱效率降低，使真空降低。

通過實驗，在冬季一高速泵、一低速泵運行狀態下投入膠球清洗，效果提升非常明顯，如表1所示，采用雙循環泵運行投入膠球清洗一天后停止投膠球，一周后端差只增大0.7℃。因此，為達到既要提高膠球清洗效果又要節省廠用電的目的，膠球清洗在冬季采用折中的方案，即每周開雙循環水泵進行膠球清洗一天，然后收球統計收球率，以達到降低端差，經濟運行的效果。使用該方案可較原方案提高真空0.9～1.1KPa。

（2）提高真空嚴密性

汽輪機真空嚴密性差的危害主要表現在以下三個方面，一是真空嚴密性差時，漏入真空系統的空氣較多，射水抽氣器不能夠將漏入的空氣及時抽走，機組的排汽壓力和排汽溫度就會上升，這無疑要降低汽輪機組的效率，增加發供電煤耗，并可能威脅汽輪機的安全運行，另一方面，由于空氣的存在，蒸汽與冷卻水的換熱系數降低，導致端差增大。二是當漏入真空系統的空氣雖然能夠被及時地抽出，但需增加射水抽氣器的負荷，浪費廠用電及循環水。三是由于漏入了空氣，導致凝結器過冷度過大，系統熱經濟性降低，凝結水溶氧增加，可造成低壓設備氧腐蝕。

#1機真空嚴密性合格，但較#2機差。雖然#1機在大小修期間都進行了灌水查漏的檢修工作，并針對查出的問題進行了處理，如凝結器汽側放水門加堵板、#5抽疏水管道補焊等，灌水查漏部分已無漏點，但灌水查漏的檢查方式本身也有不足之處。這是由灌水的高度決定的，通常灌水高度為軸封洼窩處，在灌水高度以上的真空系統則無法查漏。在運行中能夠檢查到的系統有射水抽汽系統，它是否嚴密需要在運行過程中通過現象來判斷。

2017年5月#1機射水抽汽系統存在問題如下，甲射水泵運行，乙泵備用，抽空氣門關閉位置。此時發現乙泵抽空氣門體及門前管道大量結露，測量壁溫低于10℃。通過分析結露現象認為乙泵空氣門不嚴密，混合室內的濕蒸汽通過乙泵空氣門被甲射水泵抽空氣管道的高真空抽走，在乙泵空氣門處被節流。乙泵混合室內的濕蒸汽被節流后壓力大大降低，處于飽和溫度的濕蒸汽因壓力突然降低發生汽化，由于吸收了大量的汽化潛熱使管道壁溫下降，產生結露。由于水蒸汽比重遠大于空氣，將大大影響甲射水抽汽器的正常工作，造成凝結器內空氣不能被完全抽走，影響了真空。認識至此，通過重新對乙泵空氣門定行程，關嚴此門后，結露現象消失，各部分管道壁溫恢復正常，真空提高0.2KPa。

通過在運行過程中檢查射水抽汽器空氣門前后溫差可以在運行中判斷空氣門是否嚴密，來彌補灌水查漏方式的缺陷，也可作為運行人員在運行中檢查射水抽汽系統真空嚴密性的手段，一旦判斷不嚴密應及時處理。防止因真空系統不嚴密造成真空降低。

當射水泵空氣門不嚴密造成真空降低時，除上述辦法進行處理外，還可采用開戶空氣門不嚴的射水泵作為運行泵，讓空氣門嚴密的泵作備用，可完全消除這個問題。

（3）優化軸封系統運行方式

軸封系統起到密封汽缸、防止空氣進入汽缸或蒸汽由汽缸漏出的作用。進入軸封的空氣也會在端部被抽出。正常運行中，高壓軸封依靠自密封，低壓軸封由高壓聯箱或除氧器提供，軸封系統運行方式調整不當時會造成空氣由軸封系統進入汽輪機。

一是軸封供汽中斷或壓力過低，空氣將直接通過低壓段軸封進入凝結器，造成真空下降。對此要注意監視好軸封壓力，并與就地表計相對照，保證軸封段壓力。

二是軸加無水位運行。二漏的蒸汽通過軸加疏水管直接進入#8低加，由于#8低加內負壓高于軸加，效果上等于開大了二漏，這樣就造成軸封段壓力下降，空氣由軸封端部進入，通過二漏進入軸加。因軸加無水位，不能形成有效水封，空氣通過軸加疏水進入#8低加，最終進入凝結器造成凝結器真空降低。通過以上分析得出軸加有無水位運行對軸封段的影響較大，關系機組安全性、經濟性（影響真空和凝結水溫度），正常運行時應維持軸加有水位運行，在升降負荷時二漏調整要到位。

三是一、二漏開度調整與負荷不對應。低負荷時如一、二漏未及時關小，則會造成高、低壓軸封段壓力同時下降，空氣由軸封進入凝結器。這就要求運行中注意負荷變化，及時調整一、二漏，調整時以高壓軸封供汽壓力表指示為0最佳，最保證空氣不漏入軸封，又保證軸封段壓力不過高。

四是軸抽無水位、水封筒汽化。此時軸封端部的氣汽混合物直接通過水封筒進入凝結器，影響真空，運行中應注意觀察軸抽水位，一旦無水時要查看水封筒的汽化情況，判斷汽化時要及時注水。

參考文獻

[1]李廣順 提高凝結器真空的經濟效益和社會效益探討[Jl中國電力2005（12）]

[2]孔瓏 工程流體力學 中國電力出版社2007（3）

（作者單位：1.勝利發電廠；2.勝利采油廠）